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Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff nach dem Patentanspruchs 10.
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Bei dem bekannten Verfahren werden auf einem Träger abgestützte Substrate in einen Behälter abgesenkt, der mit heißem, entionisiertem Wasser gefüllt ist. Die Substrate können mit Ultraschall beaufschlagt werden. Anschließend wird der Träger langsam in vertikaler Richtung angehoben, wobei die Substrate so aus der Behandlungsflüssigkeit herausgehoben werden, dass die Behandlungsflüssigkeit vollständig von der Oberfläche der Substrate abfließt.
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Bei dem bekannten Verfahren sind die Substrate in Trägerkassetten abgestützt. Die Trägerkassetten, insbesondere daran vorgesehene Nuten zum Halten der Substrate in einer vertikalen aufrechten Stellung, sind so geformt, dass ein möglichst vollständiges Ablaufen der Behandlungsflüssigkeit beim Herausheben gewährleistet ist. Gleichwohl kommt es in der Praxis vor, dass insbesondere in Zwickelräumen zwischen einer Nut und einem darin aufgenommenen Substrat Behandlungsflüssigkeit zurückbleibt. Die anhaftende Behandlungsflüssigkeit bedingt eine Kontamination der Oberfläche des Substrats. Infolgedessen muss das betreffende Substrat ausgesondert und nochmals behandelt werden. Falls die Kontamination des Substrats unbemerkt bleibt, kann das zur Unbrauchbarkeit eines daraus hergestellten halbleitenden Bauelements führen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es sollen insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung angegeben werden, welche ein rückstandsfreies Trocknen von Substraten ermöglichen. Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll dabei möglichst die herkömmliche Behandlung der Substrate beibehalten werden.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 9 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Patentansprüchen 2 bis 8 und 10 bis 22.
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Nach Maßgabe der Erfindung wird bei einem Verfahren zum Trocknen von Substraten vorgeschlagen, dass der Träger beim Anheben bezüglich der Vertikalrichtung um einen vorgegebenen Winkel verschwenkt wird. – Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verschwenken des Trägers während des Anhebens gelingt es, dass auch in Zwickelräumen haftende Behandlungsflüssigkeit abfließt. Damit wird ein rückstandsfreies vollständiges Trocknen der Substrate ermöglicht.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird beim Anheben eine senkrecht durch eine Trägerebene verlaufende z-Achse bezüglich der Vertikalrichtung um einen ersten Winkel α von höchstens ±20°, vorzugsweise höchstens ±10°, in einer die Vertikalrichtung enthaltenden xz-Ebene verschwenkt.
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Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff "Vertikalrichtung" eine Richtung verstanden, welche unveränderbar ist und im Wesentlichen dem Vektor der Schwerkraft entspricht. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Schwenkbewegung des Trägers wird durch den Winkel einer senkrecht durch die Trägerebene verlaufenden z-Achse gegenüber der Vertikalrichtung beschrieben.
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Unter dem Begriff "Behandlungsflüssigkeit" wird allgemein eine Flüssigkeit verstanden, welche herkömmlicherweise zur Behandlung der Oberfläche von Substraten verwendet wird. Es kann sich dabei um heißes, entionisiertes Wasser handeln. Dem heißen, entionisierten Wasser kann Ozon zugesetzt sein. Ferner kann die Behandlungsflüssigkeit HF, HNO3, Isopropanol, HCl oder KOH enthalten.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die z-Achse bezüglich der Vertikalrichtung um einen zweiten Winkel β von höchstens ±20°, vorzugsweise höchstens ±10°, in einer die Vertikalrichtung enthaltenden yz-Ebene verschwenkt.
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Die vorgeschlagenen relativ geringen Schwenkbewegungen der z-Achse des Trägers bezüglich der Vertikalrichtung reichen aus, um eine verbesserte Trocknung der Substrate zu erreichen. Die Schwenkbewegungen können während des Heraushebens des Trägers taktweise erfolgen. Dabei kann der Träger in entgegengesetzte Richtungen hin- und herverschwenkt werden. Zweckmäßigerweise wird die z-Achse bezüglich der Vertikalrichtung um Winkel von 3° bis 8°, vorzugsweise 4° bis 6°, verschwenkt.
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Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird der Träger während des Heraushebens kontinuierlich verschwenkt. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Träger beim Anheben gemäß einer vorgegebenen Bahnkurve verschwenkt wird. Beispielsweise kann die z-Achse eine Präzessionsbewegung um die Vertikalrichtung ausführen. Damit kann eine sichere und zuverlässige Entfernung von Behandlungsflüssigkeit aus sämtlichen Zwickelräumen zwischen den Substraten und den sie aufnehmenden Nuten erreicht werden.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Trägerebene des Trägers beim Untertauchen im Wesentlichen horizontal ausgerichtet. Die Substrate sind zweckmäßigerweise so auf dem Träger abgestützt, dass deren Oberseite im Wesentlichen parallel zur z-Achse des Trägers ausgerichtet ist. Bei der vorgeschlagenen Ausrichtung des Trägers bzw. der darauf abgestützten Substrate ist ein Strömungswiderstand beim Untertauchen minimal. Es kann ein unerwünschtes Abheben der Substrate vom Träger beim Untertauchen vermieden werden.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Substrate in einer Trägerkassette aufgenommen, welche auf den Träger gesetzt ist. Das ermöglicht eine gleichzeitige Trocknung einer Vielzahl von Substraten. Ferner erleichtert die Aufnahme der Substrate in einer Trägerkassette deren Handhabung und Transport.
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Nach der vorrichtungsseitigen Maßgabe der Erfindung wird vorgeschlagen, dass eine Schwenkeinrichtung vorgesehen ist, mit welcher der Träger beim Anheben bezüglich der Vertikalrichtung um einen vorgegebenen Winkel verschwenkbar ist. – Das Vorsehen der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schwenkeinrichtung ermöglicht es, der Bewegung des vertikalen Anhebens des Trägers zusätzlich eine variable Schwenkbewegung zu überlagern. Infolgedessen kann der Träger beim Anheben in unterschiedliche Richtungen verkippt werden.
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Zweckmäßigerweise weist der Träger zwei kurze und zwei lange Kanten auf. Er kann einen im Wesentlichen rechteckigen Umriss haben. Der Träger kann insbesondere als Rahmen zur Aufnahme einer Trägerkassette ausgebildet. Dabei sind der Rahmen und die Trägerkassette korrespondierend ausgebildet. Bei auf den Rahmen aufgesetzter Trägerkassette wird diese im Wesentlichen unverrückbar auf dem Rahmen gehalten. Damit ist sichergestellt, dass auch im Falle eines Verschwenkens des Trägers die Trägerkassette gesichert gegen ein seitliches Abrutschen auf dem Träger gehalten wird.
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Vorteilhafterweise weist die Bewegungseinrichtung zumindest eine erste Linearbewegungseinrichtung und zumindest eine zweite Linearbewegungseinrichtung auf. Die erste und die zweite Linearbewegungseinrichtung können beispielsweise im Bereich der kurzen Kanten des Trägers angebracht sein.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Schwenkeinrichtung zumindest eine mit dem Träger verbundene dritte Linearbewegungseinrichtung auf. In diesem Fall sind die erste und die dritte Linearbewegungseinrichtung vorteilhafterweise gelenkig im Bereich der Ecken an der ersten kurzen Kante und die zweite Linearbewegungseinrichtung gelenkig an einer zweiten kurzen Kante angebracht. Durch die vorgeschlagene Anbringung des Trägers mittels dreier Linearbewegungseinrichtungen an drei verschiedenen Punkten des Trägers kann dieser durch geeignete Steuerung der Linearbewegungseinrichtungen beim Anheben in beliebige Richtungen verschwenkt werden.
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Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Steuerung zum Steuern der Linearbewegungseinrichtungen vorgesehen, derart, dass beim Untertauchen eine durch die kurzen und langen Kanten des Trägers aufgespannte Trägerebene im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist. Des Weiteren kann die Steuerung zum Steuern der Linearbewegungseinrichtungen so ausgestaltet sein, dass beim Anheben eine senkrecht durch die Trägerebene verlaufende z-Achse bezüglich der Vertikalrichtung um einen ersten Winkel α von höchstens ±20°, vorzugsweise höchstens ±10°, in einer die Vertikalrichtung enthaltenden xz-Ebene verschwenkt wird. Ferner kann die Steuerung so ausgestaltet sein, dass die z-Achse bezüglich der Vertikalrichtung um einen zweiten Winkel β von höchstens ±20°, vorzugsweise höchstens ±10°, in einer die Vertikalrichtung enthaltenden yz-Ebene verschwenkt wird. Damit kann die Trägerebene in alle denkbaren Richtungen beim Anheben verschwenkt werden. Die Schwenkbewegungen können in einer geeigneten Weise in Abhängigkeit einer Geometrie des Trägers oder der Trägerkassette so gewählt werden, dass ein vollständiges Ablaufen von Behandlungsflüssigkeit von den Substraten erreicht wird. Insbesondere kann durch ein Hin- und Herschwenken des Trägers auch eine dazu korrespondierende Kippbewegung der Substrate erreicht werden. Infolgedessen kann beispielsweise ein unerwünschtes Anhaften benachbarter Substrate vermieden und damit ein verbesserter Abfluss von Behandlungsflüssigkeit erreicht werden.
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Zweckmäßigerweise werden die Schwenkbewegungen durch die Bedingung beschränkt, dass bereits über das Niveau der Behandlungsflüssigkeit herausgehobene Abschnitte der Substrate nicht noch einmal in die Behandlungsflüssigkeit eingetaucht werden. D. h. auch bei einer Überlagerung der Vertikalbewegung durch die Schwenkbewegung wird vorteilhafterweise immer eine Aufwärtsbewegung der Substrate bezüglich der Behandlungsflüssigkeit bewirkt.
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Zweckmäßigerweise ist die Steuerung zum Steuern der Linearbewegungseinrichtungen so ausgestaltet, dass der Träger während des Heraushebens kontinuierlich verschwenkt wird. Es hat sich gezeigt, dass damit ein vollständiges Ablaufen der Behandlungsflüssigkeit aus den Zwickelräumen erreicht werden kann.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, dass der Träger beim Anheben gemäß einer vorgegebenen Bahnkurve verschwenkt wird. Die Steuerung kann programmierbar sein. Damit kann die Bahnkurve gemäß einem vorgegebenen Programmm vorgegeben werden. Die Bahnkurve ist empirisch für jede verwendete Träger- oder Trägerkassettengeometrie zu ermitteln.
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Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Substrate auf dem Träger in im Wesentlichen paralleler Anordnung zueinander abzustützen. Vorteilhafterweise sind die Substrate so auf dem Träger abgestützt, dass deren Oberseite im Wesentlichen parallel zur z-Achse des Trägers ausgerichtet ist. Insbesondere können die Substrate in einer Trägerkassette aufgenommen sein, welche auf den Träger gesetzt ist.
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Nachfolgend wird eine Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Trocknen von Substraten,
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2 eine perspektivische Ansicht des Trägers sowie der Bewegungseinrichtung gemäß 1 und
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3 eine perspektivische Ansicht gemäß 2, wobei die Richtungen von Schwenkbewegungen angedeutet sind.
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1 zeigt eine allgemein mit dem Bezugszeichen T bezeichnete Vorrichtung zum Trocknen von Substraten. Die Vorrichtung ist in einem mit dem Bezugszeichen 1 bezeichneten Gehäuse aufgenommen. In dem Gehäuse 1 ist ein Behälter 2 zur Aufnahme einer Behandlungsflüssigkeit (hier nicht gezeigt) vorgesehen, in welchen die Vorrichtung T hinein ragt.
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Wie insbesondere aus den 2 und 3 ersichtlich ist, weist die Vorrichtung T eine erste Linearbewegungseinrichtung 3, eine zweite Linearbewegungseinrichtung 4 und eine dritte Linearbewegungseinrichtung 5 auf. Mit dem Bezugszeichen 6 ist allgemein ein Träger bezeichnet, welcher hier nach Art eines Rahmens mit zwei Längsholmen 7 und zwei Querholmen 8a, 8b ausgebildet ist. Die Längsholme 7 bilden zwei lange Kanten, die Querholme 8a, 8b zwei kurze Kanten des rechteckigen Rahmens. Ein erstes Längsstellglied 9 der ersten Linearbewegungseinrichtung 3 ist gelenkig im Bereich eines ersten Endes eines ersten Querholms 8a angebracht. Ein zweites Längsstellglied 10 der zweiten Linearbewegungseinrichtung 4 ist etwa in der Mitte eines zweiten Querholms 8b gelenkig angebracht. Ein drittes Längsstellglied 11 der dritten Linearbewegungseinrichtung 5 ist an einem zweiten Ende des ersten Querholms 8a gelenkig angebracht. Mit dem Bezugszeichen 12 ist eine erste Längsführungseinrichtung und mit dem Bezugszeichen 13 eine zweite Längsführungseinrichtung bezeichnet.
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Die Funktion der Vorrichtung wird nunmehr insbesondere in Zusammensicht mit 3 näher erläutert.
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Die Längs- 7 und Querholme 8a, 8b spannen eine Trägerebene xy auf. Dabei verlaufen die Längsholme 7 parallel zu einer x-Achse x und die Querholme 8a, 8b parallel zu einer y-Achse y. Eine z-Achse z steht senkrecht auf der Trägerebene xy. Mit dem Bezugszeichen V ist eine Vertikalrichtung bezeichnet, welche beispielsweise der Richtung einer der vertikalen Kanten des in 1 gezeigten Gehäuses 1 entspricht. Die Vertikalrichtung verläuft im Wesentlichen parallel zum Vektor der Gewichtskraft. Sie ist unveränderlich und dient als Bezugsgröße zur Beschreibung der Schwenkbewegungen des Trägers 6.
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Zum Trocknen werden Substrate (hier nicht gezeigt) in eine Trägerkassette eingesetzt, wie sie beispielsweise aus der
DE 102 15 284 bekannt ist. Die Trägerkassette wird auf den Träger
6 gesetzt. Dabei befindet sich der Träger
6 in einer Position oberhalb des Niveaus einer im Behälter
2 aufgenommenen Behandlungsflüssigkeit. Eine Trägerebene xy steht dabei vorteilhafterweise senkrecht zur Vertikalrichtung V. Anschließend wird der Träger
6 durch geeignete Ansteuerung der Linearbewegungsvorrichtungen
3,
4 und
5 abgesenkt, bis die Substrate vollständig in die Behandlungsflüssigkeit untergetaucht sind. Die Bewegung des Trägers
6 erfolgt dabei vorteilhafterweise so, dass die Trägerebene xy etwa senkrecht zur Vertikalrichtung V bleibt.
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Zum Trocknen der Substrate wird der Träger 6 durch eine geeignete Ansteuerung der Linearbewegungseinrichtungen 3, 4 und 5 langsam angehoben. Dabei kann eine Geschwindigkeit der Linearbewegungseinrichtungen 3, 4 und 5 relativ zu einander derart variiert werden, dass die Trägerebene xy relativ zur Vertikalrichtung V verschwenkt. Infolgedessen bildet die senkrecht auf der Trägerebene xy stehende z-Achse beispielsweise einen ersten Winkel α mit der Vertikalrichtung. Der erste Winkel α ist ein Winkel, welcher sich in einer zx-Ebene befindet. Durch eine geeignete Relativbewegung der Linearbewegungseinrichtungen 3, 4 und 5 kann die z-Achse selbstverständlich auch in einer yz-Ebene verschwenkt werden. Es ergibt sich dann ein (hier nicht gezeigter) zweiter Winkel β. Die sich ergebenden möglichen Schwenkbewegungen sind durch die Pfeile in 3 angedeutet. Insbesondere kann durch eine geeignete Relativbewegung beim Anheben des Trägers 6 auch eine taumelnde Bewegung der Trägerebene xy erzeugt werden. – Die Bewegungen der Linearbewegungseinrichtungen 3, 4 und 5 können auch sequenziell erfolgen, wobei der Träger 6 aufeinanderfolgend in unterschiedliche Richtungen verkippt bzw. verschwenkt wird.
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Obwohl die vorliegende Erfindung lediglich anhand der im Ausführungsbeispiel gezeigten Vorrichtung erläutert ist, sind auch andere Vorrichtungen zur Ausführung der Erfindung geeignet. Beispielsweise kann der Träger auch auf einer einzigen vertikal bewegbaren Stütze abgestützt sein. Die Schwenkbewegungen des Trägers können beispielsweise mittels einer zwischen der Stütze und dem Träger vorgesehenen verstellbaren Taumelscheibe oder durch an den Träger angelenkte Aktuatoren erzeugt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Behandlungsbecken
- 3
- erste Linearbewegungseinrichtung
- 4
- zweite Linearbewegungseinrichtung
- 5
- dritte Linearbewegungseinrichtung
- 6
- Träger
- 7
- Längsholm
- 8a
- erster Querholm
- 8b
- zweiter Querholm
- 9
- erstes Längsbewegungselement
- 10
- zweites Längsbewegungselement
- 11
- drittes Längsbewegungselement
- 12
- erste Längsführung
- 13
- zweite Längsführung
- T
- Vorrichtung zum Trocknen
- V
- Vertikalrichtung
- α
- erster Winkel
- x
- x-Achse
- y
- y-Achse
- z
- z-Achse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4902350 [0002]
- DE 10215284 A1 [0002]
- DE 10215284 [0033]