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Einleitung
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Die Erfindung betrifft ein Behandlungsbecken zur nasschemischen Behandlung von Substraten mit einer Behandlungsflüssigkeit unter Bildung von aus der Behandlungsflüssigkeit austretenden Gasen. Genauer betrifft die Erfindung ein austauschbares Behandlungsbecken sowie ein Verfahren zum Betrieb und Austausch eines solchen Beckens.
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Stand der Technik und Nachteile
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Zur nasschemischen Behandlung von Gegenständen wie z. B. Siliziumsubstraten (Wafern), die beispielsweise das Abtragen (Ätzen), das Beschichten oder auch das Reinigen derartiger Substrate betrifft, werden gewöhnlich Behandlungsbecken verwendet, welche die entsprechenden Behandlungsflüssigkeiten aufnehmen. Je nach gewünschter Behandlung sind dies Ätzflüssigkeiten, Beschichtungsflüssigkeiten (z. B. Elektrolyte), oder Reinigungsflüssigkeiten. Die Substrate werden dann entweder stapelweise in ein Becken eingebracht, wo sie während der Behandlungszeit verbleiben (”Batch-Processing”), oder sie werden im Durchlaufverfahren durch oder entlang der Behandlungsflüssigkeit transportiert (”Inline-Processing”).
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Beispiele für Anlagen, die zur stapelweisen Behandlung von Substraten geeignet sind, sind z. B. aus der
US 5,000,827 und
DE 10 2007 020 449 bekannt. Diese zeigen einen so genannten Überlaufreaktor zur Behandlung eines oberhalb des Reaktorgehäuses angeordneten Substrates. Mittels einer Pumpe geförderte Behandlungsflüssigkeit strömt aufwärts durch das Reaktorgehäuse, wobei zwischen dem Substrat und dem oberen Ende des Reaktorgehäuses ein Abstand vorgesehen ist, so dass ein ringförmiger Spalt entsteht, der als Überlauf ausgebildet ist.
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Den meisten Behandlungsarten gemeinsam ist die Bildung von gasförmigen Reaktionsprodukten und/oder Dämpfen, nachfolgend kurz Gase genannt. Diese Gase können ein Gesundheitsrisiko für Bediener darstellen, wenn sie in die Umgebungsluft gelangen. Sie bedeuten in jedem Falle einen Verlust an Behandlungsflüssigkeit des entsprechenden Beckens, und sie können zu einer Kontamination benachbarter Behandlungsflüssigkeiten führen. Daher ist ein Auffangen und insbesondere eine Rückführung dieser Gase dringend geboten bzw. erwünscht.
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Ein weiteres Problem stellt die Behandlungsflüssigkeit selber dar, wenn sie, wie bei so genannten Überlaufbecken, bis an die Oberkante eines solchen Beckens heranreicht. Durch beabsichtigte oder zufällige Schwankungen des Flüssigkeitspegels kann Behandlungsflüssigkeit das Behandlungsbecken verlassen. Während unmittelbar über die Kante laufende Flüssigkeit an der Außenwand des Beckens herabrinnt, können Spritzer der Flüssigkeit auch weitere Distanzen überwinden und dort unter Umständen Schaden anrichten. Zudem entweichen durch Verdunstung oder fortdauernde (Nach-)Reaktion der herabrinnenden Flüssigkeit auch aus dieser Gase, welche nicht in die Umgebung gelangen sollten. Daher bieten Absaugeinrichtungen, die lediglich nach oben wirken, häufig nicht zufriedenstellenden Schutz.
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Bekannt sind daher solche Becken, welche doppelwandig ausgestaltet sind. Die an der Oberfläche der Behandlungsflüssigkeit anfallenden Gase sowie überlaufende oder überspritzende Behandlungsflüssigkeiten werden durch den Zwischenraum der Doppelwand nach unten abgeführt, wobei das Abführen passiv (durch Schwerkraft) und/oder aktiv (durch eine Absaugung) erfolgen kann. Unterhalb des Beckens befindet sich ein Auffangbehälter, in welchen die Flüssigkeit einsickert, bzw. die Gase kondensieren und als Flüssigkeit entweder entsorgt oder dem Behandlungsbecken erneut zugeführt werden. Es ist klar, dass zwischen der Außenwand des Beckens und dem darunter befindlichen Auffangbehälter eine Dichtung vorgesehen sein muss, um das Austreten von Gasen und Flüssigkeiten durch den Spalt (”Dichtungsspalt”) zwischen diesen Komponenten zu unterbinden. Typischerweise werden hierfür nicht-diffusionsoffene (gasdichte) Feststoffdichtungen eingesetzt. Diese benötigen zur Ausbildung einer ausreichenden Dichtwirkung einen hohen Anpressdruck, der nur mittels Schrauben oder dergleichen bereitzustellen ist.
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Bekannt sind auch so genannte „flüssigkeitsbasierte Dichtungen”, bei denen anstelle eines Festkörpers eine Flüssigkeit die Dichtungsfunktion erfüllt. In der
DE-PS 281 482 ist ein Gasbehälter mit einer vertikal beweglichen Glocke als Deckel gezeigt, bei welcher die Dichtung zwischen den beweglichen Teilen eine gasdichte flüssigkeitsbasierte Dichtung ist. Da der Spalt beweglich ist, gestaltet sich das Vorhalten eines gasdichten Flüssigkeitsfilms in seinem Inneren als schwierig. Zudem ist der Einsatz einer bestimmten Dichtflüssigkeit erforderlich.
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Aufgrund einer Änderung der Prozessreihenfolge, aufgrund von regelmäßigen Inspektionsarbeiten, oder aufgrund von kurzfristig durchzuführenden Wartungsarbeiten kann es nötig sein, ein Behandlungsbecken auszutauschen. Hierzu sind für gewöhnlich eine ganze Reihe von Maßnahmen erforderlich, von denen insbesondere das Lösen des Behandlungsbeckens vom Behälter zum Auffangen, und das sichere Anheben des Beckens hervorzuheben sind. Die Verwendung vorstehend beschriebener Dichtungen macht es nötig, eine Vielzahl von Schrauben zu lösen, was zeitintensiv und (beim nachfolgenden Befestigen des Austauschbeckens) zudem fehleranfällig ist. Auch ist ein exaktes und vorsichtiges Anheben des Beckens, sowie ein genaues Positionieren des Austauschbeckens nötig, um die erwünschte Dichtwirkung dauerhaft sicherzustellen.
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Aufgabe der Erfindung und Lösung
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Die Erfindung hat demnach die Aufgabe, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche ein einfaches und sicheres Auswechseln eines Behandlungsbeckens für nasschemische Prozesse ermöglicht. Dabei ist insbesondere das zeitsparende, sichere und möglichst positionsgenaue Anheben des Beckens bzw. Absetzen eines Austauschbeckens erwünscht. Zudem soll die Lösung möglichst kostengünstig sein.
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Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 9 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen sowie den Figuren zu entnehmen.
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Beschreibung
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient der nasschemischen Behandlung von Substraten mit einer Behandlungsflüssigkeit. Definitionsgemäß umfasst eine derartige Behandlung nicht nur das chemische Abtragen oder Beschichten, sondern auch das Reinigen oder den bloßen Transport der Substrate durch oder entlang der Behandlungsflüssigkeit. Typischerweise erfolgt die Behandlung jedoch unter Bildung von aus der Behandlungsflüssigkeit austretenden Gasen.
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Die Vorrichtung umfasst erfindungsgemäß ein doppelwandig ausgestaltetes und austauschbares Behandlungsbecken, dessen Außenwand und Innenwand unter Ausbildung eines Zwischenraumes voneinander beabstandet sind, und einen unterhalb des Behandlungsbeckens angeordneten Behälter zum Auffangen der aus dem Behandlungsbecken ausgetretenen Gase und/oder Behandlungsflüssigkeit. Diese Gase sowie die Flüssigkeit sind durch den Zwischenraum in den Behälter zum Auffangen ableitbar. Die ”Außenwand” bezeichnet vorliegend immer die zuäußerst angeordnete Wand des doppelwandigen Behandlungsbeckens. Außerhalb der Außenwand befindet sich die ”Umgebung”. Die ”Innenwand” bezeichnet diejenige Wand des Behandlungsbeckens, welche den eigentlichen Behälter zur Aufnahme der Behandlungsflüssigkeit bildet. Zwischen diesen Wänden befindet sich der ”Zwischenraum”. Zur Verdeutlichung sei im Übrigen bereits an dieser Stelle auf die Figurenbeschreibung weiter unten verwiesen.
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Ferner umfasst die Vorrichtung eine im Übergangsbereich zwischen der Außenwand des Behandlungsbeckens und dem Behälter zum Auffangen vorgesehene Dichtung zum Abschirmen der Gase und/oder der Behandlungsflüssigkeit gegenüber der Umgebung.
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Zur einfachen Austauschbarkeit des Beckens ist nun vorgesehen, dass die Dichtung der Vorrichtung eine flüssigkeitsbasierte Dichtung ist, deren Ausbildung durch Bereitstellung eines Flüssigkeits-Aufnahmevolumens im Übergangsbereich ermöglicht ist.
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Zunächst wird detailliert auf das Merkmal der flüssigkeitsbasierten Dichtung eingegangen. Nachfolgend sind zunächst drei das erfindungsgemäß notwendige Flüssigkeits-Aufnahmevolumen betreffende Varianten dargelegt.
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Nach einer Ausführungsform weist der Behälter zum Auffangen eine umlaufende Nut auf, deren Breite die Dicke der Außenwand des Behandlungsbeckens unter Bereitstellung des Flüssigkeits-Auffangvolumens übersteigt. Die als Vertiefung ausgebildete Nut weist eine beispielsweise vertikal verlaufende Nut-Innenwand und eine Nut-Außenwand auf. Auf diese Weise ist die besagte Außenwand in die Nut einstellbar. Das Flüssigkeits-Auffangvolumen ist demnach dadurch gebildet, dass zwischen vertikaler Wandung von (Behandlungsbecken-)Außenwand sowie Nut-Innenwand und/oder Nut-Außenwand mindestens eine Lücke bestimmter Breite und Höhe besteht, in welcher Flüssigkeit aufnehmbar ist.
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Bevorzugt ist das Flüssigkeits-Auffangvolumen auf der der Umgebung abgewandten Seite der Außenwand angeordnet. Es befindet sich demnach in dem auch als ”Innenraum der Vorrichtung” zu bezeichnenden Bereich derselben. Die o. g. Lücke ist dann zwischen Nut-Innenwand und der Innenseite der in die Nut eingestellten Behandlungsbecken-Außenwand gebildet. Wie erwähnt, ist es jedoch auch möglich, dass das Flüssigkeits-Auffangvolumen auf der der Umgebung zugewandten Seite der Vorrichtung angeordnet ist. Dann befindet sich die o. g. Lücke zwischen Nut-Außenwand und der Außenseite der in die Nut eingestellten Behandlungsbecken-Außenwand. Außerdem sind beide Möglichkeiten miteinander kombinierbar, so dass ein erstes, bevorzugt innenliegendes, sowie ein weiteres oder zweites, außenliegendes Flüssigkeits-Auffangvolumen vorhanden ist.
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Es ist klar, dass diese(s) Flüssigkeits-Auffangvolumen eine obere Begrenzung, nachfolgend Überlaufkante genannt, aufweisen müssen bzw. muss. Bevorzugt ist diese Überlaufkante der der Umgebung abgewandten Seite der Außenwand zugewandt. Somit fließt überschüssige, nicht mehr im Flüssigkeits-Auffangvolumen aufnehmbare Flüssigkeit nach Innen und nicht nach Außen hin ab.
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Nach einer anderen Ausführungsform ist das Flüssigkeits-Aufnahmevolumen in Form einer umlaufenden Rinne im oberen Bereich des Behälters zum Auffangen bereitgestellt. Dieser obere Bereich ist bevorzugt der Deckbereich des Behälters zum Auffangen und besonders bevorzugt, eine Deckplatte desselben. Die Rinne grenzt somit an den Übergangsbereich an, so dass die in ihr aufnehmbare Flüssigkeit den Übergangsbereich fluten kann und so abdichtet.
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Auch nach dieser Ausführungsform ist das Flüssigkeits-Auffangvolumen bevorzugt auf der der Umgebung abgewandten Seite der Außenwand angeordnet. Es kann jedoch auch auf der anderen Seite der Außenwand angeordnet sein, und es können zwei beidseitig angeordnete Rinnen (und somit Flüssigkeits-Auffangvolumen) vorhanden sein.
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Bevorzugt weist die Rinne eine Überlaufkante auf, wobei diese höher als der Übergangsbereich (Durchgang zwischen Außenwand des Behandlungsbeckens und oberem Bereich des Behälters zum Auffangen, ”Dichtungsspalt”) liegt. Demnach ist sichergestellt, dass die im Flüssigkeits-Auffangvolumen aufnehmbare Flüssigkeit den Übergangsbereich fluten kann.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind im Übergangsbereich die Geometrien der Außenwand des Behandlungsbeckens (d. h. des unteren Endes der äußeren Wandung desselben) und des, diese Wand kontaktierenden Bereichs des Behälters, zum Auffangen (z. B. das obere Ende einer Wand desselben oder auch ein Bereich seiner ggf. vorhandenen Deckplatte) unter Bildung des Flüssigkeits-Auffangvolumens aufeinander abgestimmt. Mit anderen Worten, die Bildung des Flüssigkeits-Aufnahmevolumens ist dadurch ermöglicht, dass die sich kontaktierenden Bereiche der Außenwand und des Behälters zum Auffangen hinsichtlich ihrer Geometrie dementsprechend so aufeinander abgestimmt sind, dass sie erst im Zusammenbau das erfindungsgemäß geforderte Flüssigkeits-Auffangvolumen ergeben.
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Beispielsweise kann eine Wandung des Flüssigkeits-Auffangvolumens durch einen nach unten weisenden Vorsprung der Außenwand des Behandlungsbeckens gebildet sein, und die andere Wandung ist durch einen nach oben weisenden Vorsprung der ggf. vorhandenen Außenwand des Behälters zum Auffangen gebildet. Im Zusammenbau sind die beiden Vorsprünge voneinander beabstandet, so dass eine Lücke – das erfindungsgemäße Flüssigkeits-Auffangvolumen – gebildet ist.
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Zur Bereitstellung der flüssigkeitsbasierten Dichtung ist es notwendig, eine entsprechende Flüssigkeit im Flüssigkeits-Auffangvolumen bereitzustellen. Dabei ist das Flüssigkeits-Aufnahmevolumen zumindest teilweise aufgefüllt, nämlich mindestens so weit, dass das Flüssigkeitsniveau im Flüssigkeits-Aufnahmevolumen höher als der Spalt liegt, der zwischen Außenwand des Behandlungsbeckens und Oberseite des darunter befindlichen Auffangbehälters (”Dichtungsspalt”) gebildet ist. Diese ”Flüssigkeit” kann aus kondensierten Gasen (Dämpfen), aus herabgelaufener Behandlungsflüssigkeit und/oder aus einer weiteren Flüssigkeit bestehen. Bevorzugt ist die Nutzung der an der Innenseite der Außenwand kondensierten Gase (Dämpfe) sowie der dort herablaufenden Flüssigkeit, wobei unter Umständen erst im Betrieb die entsprechende Dichtwirkung bereitgestellt ist, da vor Beginn der Behandlung der Substrate noch keine Gase (Dämpfe) und somit auch kein daraus gebildetes Kondensat vorhanden, bzw. auch noch keine Behandlungsflüssigkeit herabgelaufen ist. Alternativ oder zusätzlich kann daher auch eine weitere, als ”Dichtflüssigkeit” zu bezeichnende Flüssigkeit, z. B. ein Dichtöl, vorgelegt werden, so dass die Dichtwirkung auch ohne eine stattfindende Behandlung der Substrate gegeben ist. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Dichtflüssigkeit schwerer als die kondensierten Gase (Dämpfe) bzw. die Behandlungsflüssigkeit ist, so dass diese Stoffe wirkungsvoll vom Übergangsbereich (Dichtungsspalt) ferngehalten werden, der typischerweise am Boden des Flüssigkeits-Aufnahmevolumens verläuft. Es muss dabei jedoch sichergestellt sein, dass bei Verwendung einer weiteren (Dicht-)Flüssigkeit zu keinem Zeitpunkt eine Gefahr der Verunreinigung der Prozesschemie auftreten kann.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist das Flüssigkeits-Aufnahmevolumen eine der ersten Überlaufkante gegenüberliegende zweite Überlaufkante auf, welche höher als die erste Überlaufkante liegt. Somit ist die Richtung des Abflusses überschüssiger Flüssigkeit aus dem Flüssigkeits-Auffangvolumen vorgegeben. Es ist klar, dass die niedrigere Überlaufkante besonders bevorzugt auf derjenigen Seite der Außenwand, die der Umgebung abgewandt ist, angeordnet ist. Somit fließt überschüssige Flüssigkeit auf der Innenseite der Vorrichtung ab und kann leicht durch den Behälter zum Auffangen aufgenommen werden, der in diesem Fall nicht nur zur Aufnahme von Gas, sondern auch von Flüssigkeit wie insbesondere Behandlungsflüssigkeit geeignet ist.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist im Übergangsbereich zusätzlich ein gegenüber Behandlungsflüssigkeit wirkendes Dichtmittel angeordnet. Dieses Dichtmittel hindert im Flüssigkeits-Aufnahmevolumen vorhandene Flüssigkeit am Übertritt von einer Seite der Außenwand auf die andere Seite derselben. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Überlaufkante auf der Außenseite entweder überhaupt nicht vorhanden ist (L-förmiges anstelle eines U-förmigen Querschnittsprofils der Nut), oder niedriger als eine innenliegende Überlaufkante liegt, so dass ohne das zusätzliche Dichtmittel Flüssigkeit unkontrolliert nach Außen (und nicht nach Innen) abfließen könnte. Allerdings ist dann der Abfluss nur solange unterbunden, wie das Dichtmittel und die mit ihm in Verbindung stehenden Bereiche der Außenwand und des Behälters zum Auffangen im Eingriff sind. Es sei daran erinnert, dass die erfindungsgemäß gewünschte Gasdichtigkeit nur von dem Vorhandensein von Flüssigkeit im Übergangsbereich bzw. dem Flüssigkeits-Auffangvolumen abhängt. Die Kontrolle dieser Flüssigkeit hingegen ist kein Gegenstand der Erfindung, wenngleich die Erfindung in entsprechender Ausführungsform auch zur Kontrolle der Flüssigkeit wie insbesondere ihrem Abfluss geeignet ist.
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Wie bereits oben erwähnt, kann vorgesehen sein, dass beiderseits der Außenwand ein Flüssigkeits-Aufnahmevolumen bereitgestellt ist. Es ist klar, dass sich der Begriff ”beiderseits” nicht zwingend auf ein Berühren oder unmittelbares In-Verbindung-Stehen des bzw. der Flüssigkeits-Aufnahmevolumen mit der Außenwand bezieht. Tatsächlich steht ein Flüssigkeits-Aufnahmevolumen immer mindestens auch oder gar ausschließlich mit dem Behälter zum Auffangen konstruktiv in Verbindung. Die Außenwand (die sich definitionsgemäß auf das Behandlungsbecken bezieht) teilt jedoch die Vorrichtung gedanklich in zwei Halbräume, einen Innen- und einen Außenraum (Umgebung). Ggf. ist daher die Außenwand gedanklich nach unten zu verlängern, um die vorstehende Lageangabe korrekt umsetzen zu können.
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Bevorzugt ist im Falle zweier Flüssigkeits-Aufnahmevolumen, dass das dem Zwischenraum zugewandte Flüssigkeits-Aufnahmevolumen größer als das jenseits der Außenwand angeordnete Flüssigkeits-Aufnahmevolumen ist. Somit ist auf der Innenseite der Außenwand ein größeres Flüssigkeits-Aufnahmevolumen als auf ihrer Außenseite vorhanden. Daraus folgt auch eine entsprechend geringere Verdunstung auf der Außenseite aus einem ggf. nach oben offenen Flüssigkeits-Aufnahmevolumen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform weist die dem Zwischenraum zugewandte Wandung des Flüssigkeits-Aufnahmevolumens eine Fase oder Abrundung auf. Somit ist ein Überfließen auf der typischerweise bevorzugten Innenseite der Vorrichtung vereinfacht, und das entsprechende Flüssigkeits-Aufnahmevolumen weiter vergrößert. Selbstverständlich sind auch spezielle Ablaufkanäle denkbar, die ein besonders kontrolliertes Abführen der überschüssigen Flüssigkeit aus dem Flüssigkeits-Aufnahmevolumen erlauben.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung mindestens zwei Exzenterwellen auf, mit denen das Behandlungsbecken durch Anheben vom Behälter zum Auffangen trennbar ist, und auf denen es in angehobener Stellung verschiebbar ist.
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Besonders bevorzugt weist das Flüssigkeits-Aufnahmevolumen eine (vertikal zu bestimmende) Tiefe auf, welche kleiner als die Exzentrizität der Exzenterwellen ist. Durch Anheben des Behandlungsbeckens um das Maß der Exzentrizität kann dieses ausreichend hoch aus dem Eingriffsbereich des Flüssigkeits-Aufnahmevolumens gehoben werden, um es ohne Anstoßen oder Verkanten sicher entfernen zu können. Dies wäre dann nicht möglich, wenn die Tiefe des Flüssigkeits-Aufnahmevolumens größer als die Exzentrizität wäre; dann wäre ein zusätzliches Anheben aus dem Eingriffsbereich nötig.
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Ferner ist bevorzugt, dass die Exzenterwellen von einer Entnahmeseite der Vorrichtung zu einer dieser gegenüberliegenden Rückseite hin geneigt verlaufen. Somit wird das Behandlungsbecken beim Herausziehen auf den dann als Gleitschienen oder Führungen dienenden Exzenterwellen weiter angehoben. Hierzu sei auch auf die Figurenbeschreibung verwiesen. Auf diese Weise ist ein werkzeugloser (oder zumindest werkzeugarmer) Wechsel des Behandlungsbeckens möglich, der zudem in kürzerer Zeit abläuft.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur nasschemischen Behandlung von Substraten mit einer Behandlungsflüssigkeit unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Zur Vermeidung von Wiederholungen sei auf die obigen Ausführungen verwiesen.
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Erfindungsgemäß umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den auf die Behandlung bezogenen Schritt des Führens der Gase und/oder der Behandlungsflüssigkeit durch den Zwischenraum in einen Innenraum des Behälters zum Auffangen, und den Schritt des Bildens der Dichtung durch Bereitstellung mindestens eines Flüssigkeits-Aufnahmevolumens im Übergangsbereich, sowie ein Auffüllen dieses Flüssigkeits-Aufnahmevolumens mit einer Flüssigkeit wie insbesondere der Behandlungsflüssigkeit, welche besonders bevorzugt aus kondensierten Gasen (Dämpfen) oder durch herablaufende Behandlungsflüssigkeit, oder auch durch eine weitere (Dicht-)Flüssigkeit gebildet wird.
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Das Verfahren erfasst zudem den auf optionalen, auf den Austausch des Beckens bezogenen Schritt des Trennens des Behandlungsbeckens unter Verwendung von mindestens zwei Exzenterwellen durch Anheben vom Behälter zum Auffangen, und das nachfolgende Verschieben des Behandlungsbeckens in angehobener Stellung.
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Zum Austausch des Behandlungsbeckens wird dasselbe zunächst an mit dem Behandlungsbecken verbundenen Gegenflächen durch Rotation von mit diesen Gegenflächen zusammenwirkenden Exzenterwellen angehoben.
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Alsdann wird das Behandlungsbecken nach dem Anheben mittels Rotation der Exzenterwellen auf denselben in angehobener Stellung verschoben. Es ist klar, dass das Verschieben dergestalt erfolgt, dass sich das auszutauschende Behandlungsbecken aus dem Bereich der Behandlungsstation entfernt. Bevorzugt kann es nach dem ausreichenden Verschieben auf einer Becken-Transportvorrichtung abgelegt werden.
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Es ist ebenso klar, dass auf umgekehrte Weise ein Einbau des selben oder eines anderen Behandlungsbeckens in die Behandlungsstation erfolgt. Auf eine entsprechende Beschreibung wird daher verzichtet.
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Wie bereits in der Beschreibung der Vorrichtung erwähnt, kann das Flüssigkeits-Auffangvolumen auf unterschiedliche Weise gebildet werden, nämlich durch eine im Behälter zum Auffangen angeordnete umlaufende Nut, in Form einer umlaufenden Rinne im oberen wie insbesondere im Deckbereich des Behälters zum Auffangen, und/oder durch Abstimmung der Geometrien der Außenwand und des sie kontaktierenden Bereichs des Behälters zum Auffangen im Übergangsbereich. Auch hier sei auf obige Ausführungen verwiesen.
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Die Bildung der Dichtung erfordert erfindungsgemäß das zumindest teilweise Auffüllen des Flüssigkeits-Auffangvolumens mit Flüssigkeit. Diese kann durch zumindest teilweise an der inneren Seite der Außenwand des Behandlungsbeckens kondensierte Gase (Dämpfe) und/oder durch eine weitere Flüssigkeit bereitgestellt sein. Als weitere Flüssigkeit kommt insbesondere herablaufende oder -spritzende Behandlungsflüssigkeit und/oder eine separate Dichtflüssigkeit in Betracht, die auch vorgelegt, also im Voraus in das zunächst unbefüllte Flüssigkeits-Auffangvolumen eingebracht, werden kann. Auch ein Gemisch aus (Behandlungs-)Flüssigkeit und Gasen ist möglich.
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Bevorzugt ist jedoch, dass die Flüssigkeit erst während des Führens der Gase durch den Zwischenraum und insbesondere während der Behandlung der Substrate bereitgestellt wird.
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Die Erfindung stellt somit eine Vorrichtung und ein Verfahren bereit, womit aufgrund der Bereitstellung einer flüssigkeitsbasierten Dichtung und dem optionalen Anheben mittels Exzenterwellen ein einfacher, sicherer, schneller und kostengünstiger Austausch eines Behandlungsbeckens zur nasschemischen Behandlung von Substraten ermöglicht wird.
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Figurenbeschreibung
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1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Seiten-Schnittansicht.
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2 zeigt das Detail einer bevorzugten Ausführungsform der flüssigkeitsbasierten Dichtung.
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3 zeigt das Detail einer weiteren Ausführungsform der flüssigkeitsbasierten Dichtung.
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In der 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur nasschemischen Behandlung in einer Schnittansicht dargestellt. Diese weist in ihrem oberen Bereich ein Behandlungsbecken 1 für Gegenstände wie insbesondere flache Substrate (nicht dargestellt) auf. In dem Behandlungsbecken 1 befindet sich die Behandlungsflüssigkeit F. Aus dieser treten fortlaufend, insbesondere jedoch während der Behandlung, Gase G aus, die in der 1 durch entsprechende Pfeile angedeutet sind (nur teilweise mit Bezugszeichen versehen).
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Das Behandlungsbecken 1 ist doppelwandig ausgestaltet. Seine Außenwand 2 und Innenwand 3 sind unter Ausbildung eines Zwischenraumes 4 voneinander beabstandet. Durch diesen Zwischenraum 4 sind die aus der Behandlungsflüssigkeit F anfallenden Gase G sowie ggf. überlaufende oder überspritzende Behandlungsflüssigkeit selber nach unten hin ableitbar, um nicht in die Umgebungsluft zu entweichen bzw. die Umgebung zu verunreinigen. Dies trifft auch für aus herablaufender Behandlungsflüssigkeit ausgasende Bestandteile zu.
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Unterhalb des Behandlungsbeckens 1 ist ein Behälter zum Auffangen 5 der Behandlungsflüssigkeit F sowie der aus der Behandlungsflüssigkeit F entstammenden Gase G angeordnet. Dieser trägt in der dargestellten Ausführungsform das Behandlungsbecken 1 und ist ähnlich einem Gestell mit im Wesentlichen gasdichten Wänden (incl. Boden und Deckplatte) ausgestaltet. Im Grenzbereich zur Unterseite des Behandlungsbeckens weist der Behälter zum Auffangen 5 jedoch Durchgangsöffnungen 6 auf (nur die linke mit Bezugszeichen versehen). Durch diese Durchgangsöffnungen 6 kann das Gas G und/oder die Behandlungsflüssigkeit F in den Innenraum 7 des Behälters zum Auffangen 5 gelangen. Dort sind ggf. Ansaugvorrichtungen oder dergleichen (nicht mit Bezugszeichen versehen) vorhanden, welche für die Erzeugung eines entsprechenden Unterdrucks sorgen.
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An der Innenseite 8 der Außenwand 2 des Behandlungsbeckens 1 können die ausgetretenen Gase G kondensieren, da die Außenwand 2 typischerweise kälter als die Luft bzw. das Gas G im Zwischenraum 4 ist. Die Tropfen des Kondensats G' sowie aus dem Behandlungsbecken 1 überlaufende Behandlungsflüssigkeit F (in dieser Figur nicht dargestellt) laufen aufgrund der Schwerkraft S an der Innenseite 8 herunter und sammeln sich im Grenzbereich zwischen Unterseite des Behandlungsbeckens 1 und Oberseite des Behälters zum Auffangen 5. Dort, genauer im Übergangsbereich zwischen der Außenwand 2 des Behandlungsbeckens 1 und dem Behälter zum Auffangen 5, ist eine Dichtung 9 zum Abschirmen der Gase G und der Behandlungsflüssigkeit F gegenüber der Umgebung U angeordnet. Diese Dichtung 9 ist nötig, damit die Gase G und die Behandlungsflüssigkeit F weiterhin im Inneren der Vorrichtung bleiben und nicht in die Außenluft der Umgebung U gelangen können. Die Dichtung 9 ist, sobald sie erfindungsgemäß gasdicht ist, typischerweise gleichzeitig auch flüssigkeitsdicht. Je nach konkreter Ausführungsform kann es jedoch nötig oder zumindest vorteilhaft sein, hierzu gesonderte konstruktive Maßnahmen zu treffen.
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In der 1 ist die Dichtung 9 lediglich in dem Detailkreis K angedeutet und wird in der nachfolgenden Figur genauer gezeigt und beschrieben.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ferner in der dargestellten Ausführungsform zwei Exzenterwellen 14 auf, mit denen das Behandlungsbecken 1 durch Anheben von dem Behälter zum Auffangen 5 trennbar ist, und auf denen es in angehobener Stellung in Richtung einer Entnahmeseite der Vorrichtung verschiebbar ist. In der dargestellten Ansicht ist die Entnahmeseite dem Betrachter zugewandt.
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Das Anheben geschieht, indem die Exzenterwellen 14 aus einer abgesenkten Position um einen Winkel von bevorzugt 180 Grad in eine angehobene Position rotiert werden. Aufgrund der Exzentrizität der Exzenterwellen 14 verändert sich dabei auch der Abstand der jeweils nach oben weisenden Berührungslinie, welche in Kontakt mit einer entsprechenden Gegenfläche 15 des Behandlungsbeckens 1 steht, zu der Dichtung 9 bzw. zur Oberseite des Behälters zum Auffangen 5.
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Nach der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform weisen die Exzenterwellen 14 eine Exzentrizität auf, welche mindestens der Tiefe T der Nut 10 entspricht (nur in der 2 erkennbar). Somit ist sichergestellt, dass bei einem Wechsel von der abgesenkten in die angehobene Position die Außenwand 2 soweit aus der Nut 10 herausgehoben wird, dass das Behandlungsbecken 1 tatsächlich frei verschiebbar ist.
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Ebenfalls erkennbar ist, dass die Exzenterwellen 14 von der Entnahmeseite zu einer dieser gegenüberliegenden (dem Betrachter abgewandten) Rückseite hin geneigt verlaufen. Somit wird das Behandlungsbecken 1 während des in Richtung des Betrachters ablaufenden Gleitens auf den Exzenterwellen 14 weiter nach oben angehoben. Auf diese Weise können auch andere, in der Figur nicht gezeigte Anschlüsse (z. B. Zu- und/oder Abfluss des Behandlungsbeckens 1) leichter von entsprechenden Gegenstücken getrennt werden. Besonders bevorzugt gleiten diese in- bzw. auseinander, so dass beim Austausch des Behandlungsbeckens 1 ein manuelles An- bzw. Abkoppeln entfällt.
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Die 2 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Dichtung 9, welche im Übergangsbereich zwischen der Außenwand 2 des Behandlungsbeckens 1 und dem Behälter zum Auffangen 5 angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß handelt es sich bei der Dichtung 9 um eine flüssigkeitsbasierte, gasdichte Dichtung. Ihre Dichtwirkung basiert darauf, dass ein durchgehender Film aus Flüssigkeit für Gase im Wesentlichen undurchdringbar ist. Die wesentlichen Komponenten der Dichtung 9 befinden sich im unterbrochen gezeichneten Oval.
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Demnach ist die Dichtung 9 dadurch gebildet, dass die Außenwand 2 in eine umlaufend im Behälter zum Auffangen 5 angeordnete Nut 10 der Tiefe T eingreift. Konkret ist die Nut 10 in die Deckplatte des Behälters zum Auffangen 5 eingebracht; sie könnte jedoch auch an der Oberkante der senkrechten Wandung desselben (rechts unten im Bild) angeordnet sein. Die Breite B der Nut 10 übersteigt die Dicke D der Außenwand 2, so dass in der Nut 10 mindestens ein (erstes) Flüssigkeits-Aufnahmevolumen F1 (punktierte Fläche) bereitgestellt ist, in welchem kondensierte Gase G' und/oder Behandlungsflüssigkeit F aufnehmbar sind bzw. ist. Wie ersichtlich, laufen diese Stoffe als Tropfen an der Innenseite 8 der Außenwand 2 herunter. Es ist klar, dass nicht zwingend sämtliches Gas kondensieren muss, welches durch den Zwischenraum 4 geführt wird, sondern dass dieses ”überschüssige” Gas bevorzugt auch durch eine (nicht gezeigte) Absaugung entsorgt wird, die oberhalb der Vorrichtung angeordnet ist oder auf den Innenraum des Behälters zum Auffangen 5 wirkt.
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Die Nut 10 weist eine der (in der 2 nicht gezeigten) Innenwand 3 zugewandte erste Überlaufkante 11A auf. Diese ist der Umgebung U abgewandten Seite der Außenwand 2 (Innenseite 8 der Außenwand 2) zugewandt. Über diese Überlaufkante 11A kann die sich in der Nut 10 sammelnde Flüssigkeit (kondensierte Gase (G')/Behandlungsflüssigkeit F, punktierte Flächen) ablaufen. Außerdem ist in der Deckplatte des Behälters zum Auffangen 5 eine Durchgangsöffnung 6 vorhanden. Durch diese gelangen die kondensierten Gase G' bzw. Behandlungsflüssigkeit F in den Innenraum 7 des Behälters zum Auffangen 5, wo eine Sammlung und ggf. Entsorgung oder eine Wiederverwendung erfolgt.
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In der gezeigten Ausführungsform ist auch eine zweite Überlaufkante 11B vorhanden. Diese liegt auf derselben Höhe wie die erste Überlaufkante 11A. Somit könnten unter Umständen kondensierte Gase G' und/oder Behandlungsflüssigkeit F, die von der Innenseite 8 durch die Nut 10 auf die Seite jenseits der Außenwand 2 gelangen, auch in diese Richtung hin abfließen, was unerwünscht ist.
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Nach einer nicht gezeigten Ausführungsform kann dies beispielsweise verhindert werden, wenn die zweite Überlaufkante 11B höher als die erste Überlaufkante liegt. Nach der gezeigten Ausführungsform ist zur Vermeidung des Übertretens kondensierter Gase G' und/oder von Behandlungsflüssigkeit F hingegen ein flüssigkeitsdichtes Dichtmittel 12 in der Nut 10 vorhanden (kreuzschraffierte Fläche). Somit wird sich kondensiertes Gas G' und/oder Behandlungsflüssigkeit F lediglich im links im Bild gezeigten ersten Flüssigkeits-Aufnahmevolumen F1 ansammeln. Das rechts im Bild gezeigte (zweite, weitere) Flüssigkeits-Aufnahmevolumen F2 hingegen bleibt unbefüllt. Es ist, wie gezeigt, bevorzugt, dass das Flüssigkeits-Aufnahmevolumen F1 größer ist als das Flüssigkeits-Aufnahmevolumen F2, da dann – für den Fall, dass doch Flüssigkeit auf die Seite jenseits der Außenwand 2 (in die Umgebung U) gelangen sollte – dort nur eine geringe Oberfläche zur Verdunstung bereitsteht.
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Zum leichteren Abfließen kondensierter Gase G' und/oder von Behandlungsflüssigkeit F sowie zur zusätzlichen Vergrößerung des Flüssigkeits-Aufnahmevolumens F1 schließt die dem Zwischenraum 4 zugewandte Wandung der Nut 10 mit einer Fase 13 ab.
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Die 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Dichtung 9, welche im Übergangsbereich zwischen der Außenwand 2 des Behandlungsbeckens und dem Behälter zum Auffangen 5 angeordnet ist. Demnach ist das Flüssigkeits-Aufnahmevolumen F1, F2 mittels jeweils einer umlaufenden Rinne gebildet, welche nach der dargestellten Ausführungsform beidseitig der Außenwand 2 angeordnet ist. Beide Rinnen weisen eine Überlaufkante 11A, 11B auf, die jeweils höher als der Übergangsbereich (Durchgang zwischen Außenwand 2 des Behandlungsbeckens und dem Behälter zum Auffangen 5) liegt. So ist sichergestellt, dass die im Flüssigkeits-Auffangvolumen F1, F2 aufnehmbare Flüssigkeit F den Übergangsbereich fluten kann. Zusätzlich ist in der 3 noch ein Dichtmittel 12 gezeigt, welches das Überfließen vom Innenraum 7 zur Umgebung U zusätzlich erschwert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Behandlungsbecken
- 2
- Außenwand
- 3
- Innenwand
- 4
- Zwischenraum
- 5
- Behälter zum Auffangen
- 6
- Durchgangsöffnungen
- 7
- Innenraum
- 8
- Innenseite
- 9
- Dichtung
- 10
- Nut
- 11A
- erste Überlaufkante
- 11B
- zweite Überlaufkante
- 12
- Dichtmittel
- 13
- Fase
- 14
- Exzenterwelle
- 15
- Gegenfläche
- F
- Behandlungsflüssigkeit, Flüssigkeit
- F1, F2
- Flüssigkeits-Aufnahmevolumen
- G
- Gase (Dämpfe)
- U
- Umgebung
- G'
- kondensierte Gase (Dämpfe), Gase (Dämpfe) nach ihrer Kondensation, Kondensat
- S
- Schwerkraft
- K
- Detailkreis
- B
- Breite
- D
- Dicke
- T
- Tiefe
