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Die folgende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Nassbehandlung von Substratscheiben, insbesondere Halbleiterscheiben, die in der Halbleiter- und/oder Photovoltaikindustrie eingesetzt werden.
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Bei der Herstellung von elektronischen Bauelementen wie beispielsweise Speicherchips, Mikroprozessoren, aber auch in der Photovoltaik oder im Bereich von Flachbildschirmen, sind unterschiedliche Produktionsschritte zur Herstellung eines Endprodukts notwendig. Dabei werden beispielsweise während der Herstellung der Produkte unterschiedliche Schichten zum Aufbau der elektronischen Bauelemente auf entsprechenden Substratscheiben aufgebracht. Dabei ist es immer wieder notwenig, dass die Substratscheiben auch einer Nassbehandlung ausgesetzt werden, Dabei kann es notwendig sein, dass gezielt nur eine der Seiten der Substratscheiben und ggf. die Seitenkanten der Substratscheiben einer Prozessflüssigkeit ausgesetzt werden. Ein übliches Beispiel einer entsprechenden Nassbehandlung ist eine Ätzbehandlung, bei dem nur eine Seite der Substratscheibe einer Ätzflüssigkeit ausgesetzt wird.
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Eine Vorrichtung und ein Verfahren, die eine einseitige Nassbehandlung einer Substratscheibe ermöglichen sollen, sind beispielsweise in der
EP 1 733 418 A1 beschrieben. Speziell ist in dieser Druckschrift eine Vorrichtung und ein Verfahren beschrieben, bei der Wafer auf in einer Prozessflüssigkeit angeordneten Transportrollen über die Prozessflüssigkeit hinweg transportiert werden. Als eine mögliche Prozessflüssigkeit ist eine Ätzflüssigkeit genannt. Durch eine anfängliche Kippbewegung des Wafers soll dieser in die Prozessflüssigkeit eingetaucht und anschließend wieder angehoben werden. Nach dem Anheben soll sich unter Ausnutzung der Oberflächenspannung der Prozessflüssigkeit ein Meniskus zwischen der Flüssigkeitsoberfläche und einer Waferunterseite des Wafers ausbilden. Hierdurch soll bei einem weiteren Transport des Wafers über die Prozessflüssigkeit hinweg eine vollständige Benetzung der Waferunterseite erreicht werden, während keine Prozessflüssigkeit auf die Oberseite des Wafers gelangen soll. Dabei ist das Prozessbecken zum Halten der Prozessflüssigkeit derart bemessen, dass es größer ist als ein zu behandelnder Wafer, so dass der Wafer vollständig über dem Prozessbecken und der darin befindlichen Prozessflüssigkeit angeordnet sein kann.
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Bei einer derartigen Vorrichtung und dem Verfahren besteht die Möglichkeit, dass die Prozessflüssigkeit kontaktierenden Transportelemente (Rollen, Lager etc.) Verunreinigungen in die Prozessflüssigkeit einbringen und den Prozess dadurch beeinträchtigen. Solche Elemente könnten aber auch durch einen ständigen Kontakt mit der Prozessflüssigkeit selbst beschädigt werden. Ferner besteht bei der oben beschriebenen Vorrichtung und dem Verfahren die Gefahr, dass unerwünscht Prozessflüssigkeit auf die nicht zu behandelnde Waferoberseite gelangt. Dies kann insbesondere beim anfänglichen Eintauchen geschehen, wenn zum Beispiel das Transportsystem nicht genau justiert ist. Insbesondere wenn eine in Bewegungsrichtung vorne liegende Kante in die Prozessflüssigkeit eintaucht, kann es zu Spritzern kommen. Prozessflüssigkeit kann auch durch unerwünschte Turbulenzen in der Ätzflüssigkeit und Änderungen der physikalischen Eigenschaften der Ätzflüssigkeit, wie beispielsweise der Dichte oder Viskosität derselben auf die Waferoberseite gelangen. Durch die Kapillarwirkung kleiner Kanäle auf der Oberfläche, welche beispielsweise wie im Fall von Solarzellensubstraten durch eine vorherige Texturierung der Oberfläche bereits entstanden sein können, oder durch Strukturen für elektronische Bauelemente gebildet werden, kann die Prozessflüssigkeit dann rasch verteilt werden.
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Darüber hinaus ergibt sich durch die große Oberfläche des Prozessbeckens eine hohe Verdunstung der Prozessflüssigkeit, welche sich auf der nicht zu behandelnden Waferoberseite niederschlagen und hier zu unerwünschten Reaktionen aus der Gasphase führen kann. Da eine starke Absaugung im Prozessbereich ungünstige Luftströmungen entstehen lassen kann, ist eine entsprechende großflächige Absaugung schwierig.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine einseitige Nassbehandlung von Substraten vorzusehen, die bzw. das wenigstens eines der zuvor genannten Probleme überwindet.
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Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 10 vorgesehen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Insbesondere weist die Vorrichtung eine Vielzahl von Becken auf, die jeweils wenigstens einen ersten Einlass zum Einleiten einer Prozessflüssigkeit und eine ebene, horizontal ausgerichtete Oberkante aufweisen, sowie eine Transporteinheit zum Transport der Substratscheiben über wenigstens zwei der Becken hinweg, die entlang einer Transportrichtung der Transporteinheit hintereinander angeordnet sind. Die Transporteinheit weist eine Vielzahl von außerhalb der Becken liegende Substratförderelemente aufweist, welche zu fördernde Substrate von unten kontaktieren und fördern.
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Die Vorrichtung ermöglicht eine einseitige Benetzung einer Substratscheibenunterseite während einer Bewegung der Substratscheibe über eine Vielzahl von mit Prozessflüssigkeit gefüllten Becken hinweg. Der Aufbau mit einer Vielzahl von hintereinander liegenden Becken im Gegensatz zu einem einzelnen Becken verringert insgesamt die Prozessflüssigkeitsoberfläche und die damit verbundenen Nachteile hinsichtlich einer Verdunstung der Prozessflüssigkeit. Darüber hinaus kann insgesamt das Prozessflüssigkeitsvolumen wesentlich verringert werden. Auch ist eine unproblematische Luftabsaugung nach unten zwischen den einzelnen Becken möglich, um bei einer Verdunstung von Prozessflüssigkeit ein Aufsteigen derselben und ein Niederschlagen auf einer Substratscheibenoberseite zu verhindern.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist in Transportrichtung der Transporteinheit gesehen wenigstens vor und hinter jedem der Becken wenigstens eines der Substratförderelemente vorgesehen, um einen sicheren Transport zu gewährleisten. Dabei ist wenigstens ein Teil der Substratförderelemente des Typs, der neben einer Linearbewegung für geförderte Substrate auch eine Auf- und Abbewegung der Substrate vorsehen kann. Hierdurch kann bei der Bewegung über ein Becken hinweg verhindert werden, dass eine in Transportrichtung der Substratscheiben vordere Kante der Substratscheibe in die Prozessflüssigkeit eintaucht oder diese kontaktiert und hierdurch unkontrollierte Spritzer verursacht werden. Insbesondere können diese Substratförderelemente Transportrollen sein, die wenigstens eine Nockenkeule aufweisen. Es ist auch möglich, dass wenigstens ein Teil der Substratförderelemente Transportbalken sind, die eine umlaufende Bewegung entlang einer elliptischen Bahn durchführen.
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Bei einer Ausführungsform ist in wenigstens einem der Becken wenigstens ein zweiter Einlass vorgesehen ist, der geeignet ist, eine vertikal nach oben gerichtete Strömung der Prozessflüssigkeit auszugeben. Diese kann eine lokale, entweder ständige oder auch eine periodische lokale Erhöhung des Flüssigkeitsniveaus vorsehen. Dabei liegt der zweite Einlass vorzugsweise höhenmäßig über dem ersten Einlass. Ferner kann eine Steuereinheit vorgesehen sein, die in der Lage ist, über den wenigstens einen zweiten Einlass Prozessflüssigkeit in das wenigstens eine einen ersten und den zweiten Einlass aufweisende Becken so einzuleiten, dass das Flüssigkeitsniveau einer bereits über die Oberkante des Prozessbeckens strömenden Prozessflüssigkeit oberhalb des zweiten Einlasses angehoben wird. Bei einer Bewegung über ein Becken hinweg kann durch eine entsprechende Ansteuerung des zweiten Einlass verhindert werden, dass eine in Transportrichtung der Substratscheiben vordere Kante der Substratscheibe in die Prozessflüssigkeit eintaucht oder diese kontaktiert und hierdurch unkontrollierte Spritzer verursacht werden.
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Vorzugsweise weist der zweite Einlass einen sich horizontal erstreckenden Leitungsteil auf, der sich wenigstens über eine Hälfte der Breite des Beckens erstreckt und wenigstens eine nach oben gerichtete Austrittsöffnung aufweist.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung wenigstens eine Luftabsaugeinheit auf, die benachbart zu wenigstens einem der Becken eine Luftansaugöffnung aufweist, die unterhalb der Oberkante der Becken liegt. Diese ermöglicht eine im Wesentlichen von oben nach unten gerichtete Luftströmung im Bereich der Becken.
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Die Becken können in Transportrichtung der Transporteinheit eine Länge besitzen, die höchstens halb so lang ist wie die Länge einer zu behandelnden Substratscheibe in der Transportrichtung, vorzugsweise höchsten 1/3 so lang.
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Bei einer Ausführungsform weist die Vorrichtung wenigstens ein Auffangbecken aufweist, das bezüglich der Becken so angeordnet ist, dass aus den Becken überlaufende Prozessflüssigkeit aufgefangen wird. Dies ermöglicht einen Betrieb der Vorrichtung in einem Überlaufmodus und eine Rezirkulation von überlaufender Prozessflüssigkeit.
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Bei dem Verfahren zur Nassbehandlung von Substratscheiben wird eine Substratscheibe über eine Transporteinheit entlang einer Transportrichtung über wenigstens zwei Becken, die in Transportrichtung hintereinander angeordnet sind, hinweg transportiert. Während des Transports liegt die Substratscheibe auf wenigstens zwei Substratförderelementen auf, die außerhalb der Becken angeordnet sind, und die die Substratscheibe von unten kontaktieren. In die Becken wird jeweils eine Prozessflüssigkeit derart eingeleitet wird, dass die Prozessflüssigkeit wenigstens lokal über eine Oberkante des Beckens vorsteht, und die Substratscheiben werden derart transportiert, dass die Prozessflüssigkeit eine Unterseite der Substratscheiben kontaktiert. Durch diese Verfahren lassen sich die schon oben genannten Vorteile erreichen.
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Bei einer Ausführungsform wird eine in der Transportrichtung vorne liegende Kante der Substratscheibe während des Transports angehoben bevor sie einen wenigstens lokal über die Oberkante des Beckens hervorstehenden Teil der Prozessflüssigkeit kontaktiert und die Substratscheibe dann von oben auf den wenigstens lokal über die Oberkante des Beckens hervorstehenden Teil der Prozessflüssigkeit abgesenkt. Hierdurch kann wiederum verhindert werden, dass eine in Transportrichtung der Substratscheiben vordere Kante der Substratscheibe in die Prozessflüssigkeit eintaucht oder diese kontaktiert und hierdurch unkontrollierte Spritzer verursacht werden.
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Alternativ oder auch zusätzlich kann die Prozessflüssigkeit derart in die Becken eingeleitet werden, dass eine lokal begrenzte, vertikal nach oben gerichtete Strömung der Prozessflüssigkeit vorgesehen wird, sodass die Prozessflüssigkeit im Bereich dieser Strömung lokal über ihr sonstiges Flüssigkeitsniveau vorsteht. Hi8erdurch kann eine gute Kontaktierung der Substratscheibenunterseite erreicht werden. Insbesondere kann diese Strömung p0eriiodisch eingesetzt werden.
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Vorzugsweise wird die Prozessflüssigkeit derart in die Becken eingeleitet, dass sie über eine Oberkante des Beckens überläuft.
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Das Verfahren kann so gesteuert werden, dass sobald sich eine Substratscheibenvorderkante über einem Einlass für Prozessflüssigkeit befindet, über diesen Einlass Prozessflüssigkeit so in das Becken eingeleitet wird, dass eine vertikal nach oben gerichtete Strömung in der Prozessflüssigkeit entsteht, die das Flüssigkeitsniveau der Prozessflüssigkeit oberhalb des Einlasses soweit anhebt, dass die Substratscheibe an ihrer Unterseite von der Prozessflüssigkeit kontaktiert wird. Hierdurch kann selektiv ein hohes Oberflächenniveau der Prozessflüssigkeit eingestellt werden.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird Luft benachbart zu wenigstens einem der Becken unterhalb der Oberkante des Beckens abgesaugt, um im Bereich der Becken eine von oben nach unten gerichtete Luftströmung zu erzeugen.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert; in den Zeichnungen zeigt:
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1 eine schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Nassbehandlung von Substratscheiben;
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2 eine schematische Schnittansicht durch einen Teil der Vorrichtung gemäß der 1 entlang der Linie II-II in 1;
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3 eine schematische Schnittansicht durch einen Teil der Vorrichtung gemäß der 1 entlang der Linie III-III;
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4A, B und C schematische Schnittansichten ähnlich 3, während unterschiedlicher Verfahrensstufen bei einer Nassbehandlung einer Substratscheibe;
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5 eine perspektivische Ansicht eines alternativen Prozessbeckens, wie es in einer Vorrichtung gemäß der 1 eingesetzt werden kann;
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6 eine schematische Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß 1;
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7 eine schematische Seitenansicht einer alternativen Vorrichtung zur Nassbehandlung von Substratscheiben, wobei die 6A–H unterschiedliche Verfahrensstufen bei einer Nassbehandlung einer Substratscheibe zeigen;
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8 eine schematische Draufsicht auf eine alternative Vorrichtung zur Nassbehandlung von Substratscheiben.
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Die in der nachfolgenden Beschreibung verwendeten relativen Begriffe, wie z. B. links, recht, über und unter beziehen sich auf die Zeichnung und sollen die Anmeldung nicht einschränken, auch wenn sie sich auf eine bevorzugte Anordnung beziehen können.
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1 zeigt eine schematische Draufsicht auf einer Vorrichtung 1, zur Nassbehandlung von Substratscheiben 3. Bei der Darstellung gemäß 1 sind die Substratscheiben nur gestrichelt angedeutet.
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Die Vorrichtung 1 weist eine Vielzahl von Becken 5, und einer Transporteinheit 7 zum linearen Transport von Substratscheiben über eine Vielzahl der Becken 5 hinweg auf.
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Bei der Draufsicht gemäß 1 weist die Vorrichtung 1 insgesamt zwölf Becken 5 auf, wobei jeweils drei Becken 5 seitlich benachbart zueinander liegen und vier Becken in einer Transportrichtung A der Transporteinheit 7 hintereinander angeordnet sind, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Die Vorrichtung 1 ist nicht auf die Anzahl der Becken und die dargestellt Anordnung begrenzt. Vielmehr weist die Vorrichtung 1 wenigstens zwei der Becken 5 auf, die in einer Transportrichtung A der Transporteinheit 7 hintereinander angeordnet sind. Somit wird sichergestellt dass eine Substratscheibe durch die Transporteinheit 7 über wenigstens zwei der Becken 5 hinweg bewegt wird.
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Die Becken 5, die unterschiedlichen Schnittansichten gut in den 2 und 3 zu erkennen sind, besitzen jeweils denselben Aufbau mit einem Boden 9, Seitenwänden 10, einem ersten Flüssigkeitseinlass 11 und einem zweiten Flüssigkeitseinlass 12. In der Darstellung gemäß der 1 sind die ersten und zweiten Flüssigkeitseinlässe 11, 12 nur für eines der Becken 5 dargestellt.
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Der Boden 9 und die Seitenwände 10 bilden einen quaderförmigen nach oben offenen Flüssigkeitsaufnahmeraum 15.
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Der erste Flüssigkeitseinlass 11 erstreckt sich durch den Boden 9 des Beckens 5 und öffnet sich in einem unteren Bereich des Flüssigkeitsaufnahmeraum 15. Der erste Flüssigkeitseinlass 11 kann in geeigneter Weise mit einer Versorgungseinheit mit Prozessflüssigkeit verbunden werden, um den Flüssigkeitsaufnahmeraum 15 mit der Prozessflüssigkeit befüllen zu können. Obwohl in den 1 und 2 nur ein einziger erster Flüssigkeitseinlass 11 dargestellt ist, sei bemerkt, dass für eine homogene Flüssigkeitseinleitung auch mehrere erste Flüssigkeitseinlässe 11 vorgesehen sein können, die beispielsweise auch seitlich am Becken 5 vorgesehen sein können.
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Der zweite Flüssigkeitseinlass 12 weist einen ersten Leitungsteil 17 sowie einer zweiten Leitungsteil 18 auf. Der erste Leitungsteil 17 erstreckt sich wiederum durch den Boden 9 des Beckens 5 und zwar im Wesentlichen zentriert und in vertikaler Richtung. Der erste Leitungsteil 17 besitzt ein außerhalb des Beckens 5 liegendes Anschlussende, dass in geeigneter Weise mit einer Versorgung für Prozessflüssigkeit verbunden werden kann. Ein oberes Auslassende des ersten Leitungsteils 17 steht mit dem zweiten Leitungsteil 18 in Strömungsverbindung. Das zweite Leitungsteil 18 erstreckt sich in horizontaler Richtung in dem Flüssigkeitsaufnahmeraum 15. Dabei ist das zweite Leitungsteil 18 in einer oberen Hälfte des Flüssigkeitsaufnahmeraums 15 angeordnet und erstreckt sich im Becken 5 quer zu einer Förderrichtung A der Transporteinheit 7, wie am besten in der Draufsicht gemäß der 1 zu erkennen ist. Dabei erstreckt sich das zweite Leitungsteil im wesentlichen über die gesamte Breite (quer zur Transportrichtung A) des Flüssigkeitsaufnahmeraums 15. Bevorzugt sollte sich der zweite Leitungsteil über wenigstens die Hälfte der Breite des Beckens erstrecken, um eine seitliche Verteilung von Prozessflüssigkeit vorzusehen. Der zweite Leitungsteil 18 besitzt eine Vielzahl von Auslassöffnungen 19, die sich nach oben, d. h. zu der Öffnung im Becken 5 erstrecken. Statt einer Vielzahl von einzelnen Auslassöffnungen 19 wäre es auch möglich eine einzige Schlitzöffnung vorzusehen.
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Die ersten und zweiten Flüssigkeitseinlässe können wie erwähnt, mit einer Versorgungseinheit für Prozessflüssigkeit verbunden sein und können über eine geeignete nicht näher dargestellte Steuereinheit unabhängig voneinander mit Prozessflüssigkeit beaufschlagt werden.
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Die Transporteinheit 7 besteht aus einer Vielzahl von Transportrollen 22, die jeweils auf entsprechenden Antriebswellen 23 aufgenommen sind. Wie am besten in der Draufsicht gemäß 1 zu erkennen ist, sind bei der Vorrichtung 1, jeweils sechs Transportrollen 22 auf einer Antriebswelle 23 aufgenommen und insgesamt sind fünf Antriebswellen 23 vorgesehen. Natürlich hängt die Anzahl der Transportrollen 22 und der Antriebswellen 23 von der Anzahl der Becken 5 und deren Anordnung ab.
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Bei der Vorrichtung gemäß der 1 ist jeweils eine Transportwelle 23 in Transportrichtung A der Transporteinheit 7 vor und jeweils eine hinter einem der Becken 5 angeordnet. In Transportrichtung A ist somit jeweils eine der Antriebswellen 23 zwischen benachbarten Becken 5 vorgesehen. Natürlich können vor, hinter und auch zwischen den Becken zusätzliche Antriebswellen vorgesehen sein.
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Die Transportrollen 22 sind derart angeordnet, dass sie in der Draufsicht gemäß der 1 jeweils links bzw. rechts bezüglich der Becken 5 liegen und diese jedoch in Transportrichtung A der Transporteinheit 7 wenigstens teilweise überlappen.
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Wie am besten in der Draufsicht gemäß der 1 zu erkennen ist, besitzen die Becken 5 jeweils eine Längenabmessung in Transportrichtung A der Transporteinheit 7, die im Wesentlichen kleiner ist, als eine Länge eines zu behandelnden Substrats 3 (in der Transportrichtung). Insbesondere sollte jedes Becken eine entsprechende Längsabmessung in Transportrichtung A der Transporteinheit 7 aufweisen, die kleiner als die Hälfte der Länge der Substratscheibe 3, vorzugsweise kleiner 1/3 der Länge ist. Quer zu der Transportrichtung A besitzen die Becken 5 jeweils eine Breite, die größer ist als die Hälfte einer entsprechenden Breite einer zu behandelnden Substratscheibe 3, jedoch kleiner ist als die Breite der Substratscheibe 3.
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Wie am besten in den 2 und 3 zu erkennen ist, sind die Antriebswellen 3 und die Transportrollen 22 so angeordnet, dass sie eine Substratscheibe mit Abstand oberhalb der jeweiligen Oberkante der Becken 5 in Transportrichtung A fördern können. Dabei sind die Abstände zwischen den Transportrollen 22 in Transportrichtung A so gewählt, dass die Substratscheiben 3 eben, d. h. ohne verkippen gefördert werden können, da sie immer auf wenigstens zwei oder drei in Transportrichtung A hintereinander liegenden Transportrollen 22 aufliegen.
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Nachfolgend wird nunmehr anhand der 4A–C eine Nassbehandlung einer Substratscheibe 3 in einer Vorrichtung, wie sie in den 1 bis 3 dargestellt ist, näher erläutert.
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4A zeigt wie eine Substratscheibe 3 von links nach recht in dem Bereich eines Beckens 5 gefördert wird. Das Becken 5 ist mit einer Prozessflüssigkeit über den ersten Einlass 11 (und ggf. auch den zweiten Einlass 12) gefüllt, und zwar derart, dass die Prozessflüssigkeit über eine Oberkante des Beckens 5 übertritt und ausläuft. Hierdurch befindet sich eine Oberkante der Prozessflüssigkeit oberhalb der Oberkante des Beckens 5. Wie in 4A zu erkennen ist, befindet sich die Oberseite der Prozessflüssigkeit jedoch noch unterhalb des Bewegungspfades der Substratscheibe 3. Die Substratscheibe 3 würde somit ohne weitere Maßnahmen über die Prozessflüssigkeit hinweg bewegt werden, ohne diese zu berühren.
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Wenn die Vorderkante der Substratscheibe 3 sich über der Mitte des Beckens 5 befindet, wird über den zweiten Flüssigkeitseinlass 12 weitere Prozessflüssigkeit in das Becken 5 eingeleitet. Hierbei wird eine ausreichend hohe Strömung eingestellt, dass oberhalb der Auslassöffnungen 19 eine lokale Erhöhung des Flüssigkeitspegels der Prozessflüssigkeit erzeugt wird. Diese Erhöhung ist so hoch, dass nunmehr die Unterseite der Substratscheibe 3 kontaktiert wird, wie in 4B dargestellt ist. Durch die Oberflächenspannung der Prozessflüssigkeit und hydrophile Eigenschaften der Unterseite der Substratscheibe 3 verteilt sich die Flüssigkeit an der der Unterseite der Substratscheibe 3 über die gesamte Breite. Ferner verteilt sich die Flüssigkeit auch in (und entgegen) der Bewegungsrichtung A, wobei im Bereich der Vorder- und Hinterkanten des Prozessbeckens 5 jeweils ein Meniskus gebildet werden kann, wie in 4C dargestellt ist. Die Substratscheibe kann vollständig über das Becken 5 hinweg transportiert werden, wodurch die gesamte Unterseite der Substratscheibe 3 mit der Prozessflüssigkeit in Kontakt gebracht wird.
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Dieser Ablauf wiederholt sich immer wieder wenn die Substratscheibe 3 über die in Transportrichtung A hintereinander liegenden Becken 5 geführt wird.
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In Abweichung zur obigen Ausführungsform wäre es auch möglich, dass nur der zweite Flüssigkeitseinlass 12 vorgesehen ist und Anstelle des ersten Flüssigkeitseinlass 11 ein Auslass vorgesehen ist, der mit einer Absaugpumpe verbunden ist. Bei entsprechender Ansteuerung des zweiten Flüssigkeitseinlass 12 und des Auslasses wäre es möglich das Flüssigkeitsniveau der Prozessflüssigkeit allgemein ungefähr im Bereich der Oberkante des Beckens zu halten und oberhalb des zweiten Flüssigkeitseinlass 12 lokal zu erhöhen, sodass es über die Oberkante des Beckens vorsteht.
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Wie zuvor erwähnt, besitzen die Substratscheiben 3 eine Breitenabmessung, die größer ist als eine Breitenabmessung des Beckens 5. Trotzdem kann eine Benetzung der vollständigen Unterseite der Substratscheibe 3 aufgrund von hydrophilen Eigenschaften der Unterseite erreicht werden. Es kann aber auch notwendig sein, das Becken breiter auszubilden, wie nachfolgend, wie beispielsweise unter Bezugnahme auf die 8 näher erläutert wird.
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In der obigen Art und Weise kann die Substratscheibe 3 über eine Vielzahl von Becken in der Transportrichtung A hinwegbewegt werden. Dabei ist es möglich innerhalb der jeweiligen Becken unterschiedliche Prozessflüssigkeiten vorzusehen, insbesondere besteht die Möglichkeit beispielsweise innerhalb der ersten zwei Becken eine Ätzflüssigkeit vorzusehen, im dritten Becken eine Neutralisierungsflüssigkeit und im vierten Becken eine Spülflüssigkeit. Der Fachmann wird erkennen, dass der obige Aufbau der Vorrichtung 1 bei dem eine Substratscheibe über eine Vielzahl von Becken 5 hinweg gefördert wird, unterschiedlichste Prozesse und Prozessabläufe in schneller Aufeinanderfolge möglich sind, wobei eine einseitige Behandlung der Substratscheibe sichergestellt werden kann.
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Obwohl dies nicht näher dargestellt ist, kann unterhalb der Becken 5 eine Auffangwanne für Prozessflüssigkeit vorgesehen sein, die wie oben beschrieben aus den Prozessbecken überlaufen kann. Hierzu kann, zumindest für die Becken 5, in denen die gleiche Prozessflüssigkeit vorgesehen wird, eine gemeinsame Auffangwanne vorgesehen sein. Die in der Auffangwanne aufgefangene Prozessflüssigkeit kann ggf. über eine Filter- und/oder Reinigungseinheit den Prozess zurückgeführt werden, wie der Fachmann erkennen wird. Alternativ wäre es auch möglich für jedes der Becken 5 ein eigenes Auffangbecken vorzusehen, insbesondere dann, wenn in den Becken unterschiedliche Prozessflüssigkeiten eingesetzt werden sollen. Der Fachmann wird diesbezüglich unterschiedlichste Gestaltungsmöglichkeiten erkennen.
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5 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht eines alternativen Beckens 5, wie es in einer Vorrichtung 1, gemäß 1 eingesetzt werden könnte. In der Darstellung, gemäß der 5, ist ein Prozessbecken 5 zu erkennen, das zwischen zwei Antriebswellen 23 für Transportrollen 22 angeordnet ist. Das Becken 5 besitzt im Wesentlichen denselben Aufbau, wie zuvor beschrieben mit einem Boden 9 und Seitenwänden 10. Wiederum ist auch ein erster Flüssigkeitseinlass 11 im Boden 9 des Beckens 5 vorgesehen. Auch ein zweiter Flüssigkeitseinlass 12 ist vorgesehen, der jedoch nur einen sich vertikal erstreckenden Leitungsteil mit einer sich vertikal nach oben erstreckenden Düse aufweist. Eine derartige Düse würde eine punktförmige Erhöhung in einer Prozessflüssigkeitsoberfläche im Becken 5 erzeugen, wie der Fachmann erkennen kann. Aufgrund hydrophiler Eigenschaften einer Substratscheibe wäre trotzdem eine vollständige Benetzung einer Substratscheibenunterseite möglich. Die Prozessflüssigkeit würde sich von einem punkt- oder linienförmigen Kontakt der Prozessflüssigkeit mit einer Substratunterseite ausbreiten.
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6 zeigt eine schematische Seitenansicht einer alternativen Vorrichtung 1 zur einseitigen Nassbehandlung von Substratscheiben 3. In der folgenden Beschreibung werden dieselben Bezugszeichen wie zuvor verwendet, sofern identische oder ähnliche Elemente beschrieben werden.
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Die Vorrichtung 1 weist wiederum eine Vielzahl von Becken 5 sowie eine Transporteinheit 7 auf. Die Becken 5 können jeweils den gleichen Aufbau besitzen, wie zuvor beschrieben, und es wird daher auf eine nähere Beschreibung der Becken 5 verzichtet.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß der 6 unterscheidet sich jedoch hinsichtlich des Aufbaus der Transporteinheit 7 von dem zuvor beschriebenen. Die Transporteinheit 7 weist wiederum eine Vielzahl von Transportrollen 22 auf, die auf jeweiligen Antriebswellen 23 aufgebracht sind.
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Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1 ist bei der Ausführung gemäß 6 jedem Becken 5 ein Paar Antriebswellen 23 zugeordnet, und zwar in Transportrichtung A (von links nach rechts in 6) eine vor und eine hinter einem jeweiligen Becken 5. Somit befinden sich zwischen in Transportrichtung A benachbarten Becken 5 jeweils zwei Antriebswellen 23.
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Darüber hinaus bilden bei dieser Ausführungsform die Transportrollen 22 eine Nockenoberfläche, da jede Transportrolle 22 jeweils eine Nockenkeule 22a aufweist. Die Nockenkeulen 22a der Transportrollen 22 sind bei allen Transportrollen 22 gleich ausgerichtet, d. h. sie weisen jeweils in dieselbe Richtung. Während des Betriebs der Vorrichtung werden die Antriebswellen 23 synchron angetrieben, so dass diese Orientierung der Nockenkeulen 22a beibehalten wird.
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Wie der Fachmann erkennen wird, kann, wird durch die Nockenform der Transportrollen 22 bewirkt, dass darauf aufliegende Substratscheiben 3 bei einer Förderung in Transportrichtung A auf- und abbewegt werden. Hierdurch wird erreicht, dass die Unterseite der Substratscheibe 3 während der Bewegung in Transportrichtung zu den Oberkanten der Becken 5 hin und von diesen wegbewegt wird.
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Hierdurch wird ermöglicht, dass die Vorderkante der Substratscheibe beim Transport nicht in die Prozessflüssigkeit einfährt. Vielmehr kann die Vorderkante über das Niveau der Prozessflüssigkeit angehoben werden, um dann die Unterseite der Substratscheibe von oben auf die Prozessflüssigkeit aufzusetzen. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass nur die Unterseite der Substratscheibe kontaktiert wird.
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Dies kann unabhängig von einer entsprechenden Anströmung über einen zweiten Einlass 12 erfolgen oder aber in Kombination hiermit. Durch das Anheben der Substratvorderkante ist es insbesondere möglich über den zweiten Einlass ständig Prozessflüssigkeit einzuleiten und eine lokale Erhöhung des Flüssigkeitsniveaus vorzusehen. Dabei sollten die Transportrollen 22 so positioniert und angetrieben sein, dass sie jeweils die Vorderkanten der Substratscheiben 3 anheben, bevor sie die Prozessflüssigkeit kontaktieren.
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Obwohl in 6 die Nockenkeulen aller Transportrollen 22 gleichgerichtet sind, wäre es auch möglich diese nicht gleichsinnig anzuordnen, so dass die Substratscheiben eine ungleichmäßige Bewegung vollziehen. Auch ist es nicht unbedingt notwendig, dass alle Transportrollen 22 eine Nockenkeule aufweisen.
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Wird die Prozessflüssigkeit periodisch immer dann zugeführt, wenn sich eine Substratscheibe direkt über der Flüssigkeitsoberfläche befindet, müssen die Transportrollen nicht zwingend eine Nockenkeule aufweisen. In diesem Fall kann der Transport der Scheiben im wesentlichen in einer einzigen Transportebene stattfinden.
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7 zeigt eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung 1, zur Nassbehandlung von Substratscheiben 3. Wiederum werden dieselben Bezugszeichen verwendet wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen sofern gleiche oder ähnliche Elemente beschrieben werden. Insbesondere zeigt die 7 unterschiedliche Positionen einer Substratscheibe eines Transports durch die Vorrichtung 1 in den Teilfiguren a bis h wie nachfolgend noch näher beschrieben wird.
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Die Vorrichtung 1 besitzt wiederum Prozessbecken 5, die denselben Aufbau besitzen können, wie die zuvor erwähnten Prozessbecken. Die Prozessbecken 5 können optional auf einen zweiten Flüssigkeitseinlass verzichten oder diesen auch aufweisen.
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Die Transporteinheit 7 weist wiederum eine Vielzahl von Transportrollen 22 auf, die sich wiederum auf entsprechenden Antriebswellen 23 befinden. Jedoch ist eine größere Anzahl von Transportrollen 22 und Antriebswellen 23 vorgesehen. Insbesondere ist jedem Becken 5 eine Vielzahl von Antriebswellen 23 in Antriebsrichtung A der Transporteinheit 7 vorgelagert sowie nachgelagert. Dabei tragen die jeweils in Transportrichtung A vor einem Becken 5 liegende Antriebswellen wiederum Transportrollen 22 die eine Nockenkeule 22A aufweisen.
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In Transportrichtung A hinter dem Becken 5 liegende Transportrollen 22 weisen hingegen keine Nockenkeulen auf. Wie in 7h zu erkennen ist, liegen zwischen in Transportrichtung A hintereinander liegende Becken 5 insgesamt vier Antriebsrollen 23, von denen drei (die hinter einem ersten Becken 5 liegenden) normale Transportrollen tragen, während eine Antriebswelle 23, die vor dem nächsten Becken 5 liegende, wiederum Transportrollen 22 mit Nockenkeule 22A trägt. Durch eine entsprechende Rollenanordnung ergibt sich die in den 7a bis h dargestellte Bewegung einer Substratscheibe 3.
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Dabei sei bemerkt, dass die Becken 5 jeweils mit einer Prozessflüssigkeit gefüllt sind, und über der Oberkante des Beckens 5 ein aus Prozessflüssigkeit gebildeter Meniskus gebildet wird. Die Substratscheibe 3 wird durch entsprechende Drehung der Antriebswellen 23 zunächst flach in den Bereich des Prozessbeckens 5 gefördert. Wie in 7a zu erkennen ist, würde die Substratscheibe bei einer weitergehenden flachen Förderung in den durch die Prozessflüssigkeit oberhalb des Beckens 5 gebildeten Meniskus hineinlaufen.
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Insbesondere würde die Vorderkante der Substratscheibe den Meniskus treffen, was zu unkontrollierten Spritzern führen könnte. Um dies zu vermeiden, wird bevor die Vorderkante den Meniskus erreicht, die Substratscheibe 23 im vorderen Bereich durch die Nockenkeule 22A der direkt vor dem Becken 5 liegenden Transportrolle 22 angehoben. Dabei ist der Hub so hoch, dass die Vorderkante nicht in den durch die Prozessflüssigkeit gebildeten Meniskus hineinläuft (siehe 7b).
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Bei einer weiteren Förderung wird die Substratscheibe nun wieder abgesenkt und flach gefördert, wodurch nunmehr die Unterseite der Substratscheibe die Prozessflüssigkeit kontaktiert. Aufgrund der Eigenschaften der Prozessflüssigkeit und der Substratscheibenunterseite wird eine vollständige Benetzung der Substratscheibe während des weiteren Transports erreicht. Die Substratscheibe wird zunächst weiter flach über das Becken 5 hinweggefördert (siehe 7c und d).
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Wenn die Substratscheibe 3 das Becken 5 zum Großteil überquert hat, wird der Endbereich nochmals durch die Nockenkeule 22A der vor dem Becken liegenden Transportrolle 22 angehoben und abgesenkt (siehe 7e und f). Während dieses Anhebens bleibt die Prozessflüssigkeit weiterhin mit der Substratunterseite in Kontakt, da zwischen ihr und der Prozessflüssigkeitsoberfläche ein Meniskus ausgebildet worden ist.
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Anschließend wird die Substratscheibe 2 wiederum flach vollständig über das Becken 5 hinweggefördert und in den Bereich eines nächsten Beckens 5 hineingefördert, wo dann eine entsprechende Bewegung stattfindet.
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Bei dem Aufbau gemäß 7 kann verhindert werden, dass Substratscheiben bei einer Bewegung über das Becken mit ihrer Vorderkante in einen oberhalb des Beckens 5 gebildeten Meniskus aus Prozessflüssigkeit hineinlaufen. Dies ist ähnlich zu einer intermittierenden Beaufschlagung einer zweiten Flüssigkeitsdüse innerhalb des Beckens 5, durch den der über die Oberkante des Beckens hinweg erstreckende Meniskus einer Prozessflüssigkeit lokal erhöht werden kann, wie unter Bezugnahme auf die 4a bis c beschrieben wurde. Wie der Fachmann erkennen kann, kann der Prozessablauf gemäß 4 auch mit einem Prozessablauf wie er in 7 beschrieben ist, kombiniert werden. Natürlich wäre eine entsprechende Kombination auch mit einer Bewegung, wie sie durch eine Vorrichtung gemäß der 6 erzeugt würde, möglich.
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8 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zur Nassbehandlung von Substratscheiben 3. Wiederum werden dieselben Bezugszeichen verwendet, wie zuvor beschrieben. Die Vorrichtung 1 weist wieder eine Vielzahl von Becken 5 sowie eine Transporteinheit 7 auf. Die Becken 5 besitzen denselben Grundaufbau wie zuvor beschrieben, mit einem Boden und Seitenwänden. Die Becken 5 weisen jedoch in Breitenrichtung (d. h. quer zur Förderrichtung A der Transporteinheit 7) jeweils eine sich nach außen verjüngende Struktur auf.
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Die Transporteinheit 7 kann denselben Aufbau besitzen, wie sie unter Bezugnahme auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, mit Transportrollen 22 und Antriebswellen 23. Natürlich könnte die Transporteinheit einen Aufbau besitzen, wie er in 6 oder 7 dargestellt ist.
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Die Verjüngung der Becken 5 in Breitenrichtung erlaubt einen seitlichen Überlapp mit den Transportrollen 22, wie in der Draufsicht gemäß der 8 zu erkennen ist. Alternativ hierzu wäre es natürlich auch unmöglich, die Becken 5 ausreichend schmal auszubilden, so dass sie sich zwischen in Transportrichtung A aufeinanderfolgenden Transportrollen 22 erstrecken können. In einem solchen Fall wäre es auch möglich, statt einer Vielzahl von seitlich benachbarten Becken 5 ein durchgehendes Becken 5 vorzusehen, dass sich beispielsweise in 8 von links nach rechts über die gesamte Breite erstreckt. Hierbei würden dann seitlich beabstandet Substratscheiben 3 über ein einheitliches langgestrecktes Becken 5 hinweg bewegt werden können.
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Der Innenaufbau der Becken 5 kann einen einzelnen Einlass 11 aufweisen, oder auch zwei Einlässe 11, 12 oder aber auch eine Kombination aus wenigstens einem Einlass und einem Auslass, wie zuvor beschrieben.
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Weist das Becken 5 nur einen Einlass auf, kann dieser so ausgebildet sein, dass er Flüssigkeit entweder periodisch oder mit variierendem Druck in das Becken einläßt. Er ist in dann vorzugsweise so ausgerichtet, dass er eine vertikal nach oben gerichtete Strömung der Prozessflüssigkeit ausbildet, die in der Lage ist, das Flüssigkeitsniveau einer gegebenenfalls bereits über die Oberkante des Prozessbeckens strömenden Prozessflüssigkeit lokal weiter anzuheben. So kann beispielsweise immer dann, wenn sich über dem Becken ein Substrat befindet, welches die Flüssigkeit noch nicht kontaktiert, der Druck, mit dem die Flüssigkeit eingeströmt wird, kurzzeitig erhöht werden, so dass die Unterseite des Substrats mit der Flüssigkeit kontaktiert wird und sich so ein Flüssigkeitsmeniskus zwischen Becken und Substratunterseite ausbilden kann. Alternativ dazu wäre es auch denkbar, dass Flüssigkeit nur dann in das Becken eingeströmt wird, wenn sich ein Substrat über dem Becken befindet. Während die Scheibe horizontal über das Becken bewegt wird, kontaktiert der auf diese Weise ausgebildete Meniskus die Scheibe. Der Einströmdruck kann unmittelbar nach dem Kontaktieren der Scheibe wieder verringert werden. Alternativ kann auch der Einlass von Flüssigkeit wieder beendet werden. Die Scheibe bewegt sich weiter und der Meniskus reißt erst ab, wenn sich die Substratscheibe nicht mehr zumindest teilweise über dem Becken befindet. Das nächste Substrat kann dann über das Becken bewegt werden, und sobald sich dieses über dem Becken befindet, kann der Prozess wiederholt werden.
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Die Vorrichtung und das Verfahren ermöglichen eine einseitige Benetzung einer Substratscheibenunterseite während einer Bewegung der Substratscheibe über eine Vielzahl von mit Prozessflüssigkeit gefüllten Becken hinweg. Bei einer jeden Bewegung über ein Becken hinweg kann verhindert werden, dass eine in Transportrichtung der Substratscheiben vordere Kante der Substratscheibe in die Prozessflüssigkeit eintaucht, oder diese kontaktiert und hierdurch unkontrollierte Spritzer verursacht werden.
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Der Aufbau mit einer Vielzahl von hintereinander liegenden Becken im Gegensatz zu einem einzelnen Becken verringert insgesamt die Prozessflüssigkeitsoberfläche und die damit verbundenen Nachteile hinsichtlich einer Verdunstung derselben. Darüber hinaus kann insgesamt das Prozessflüssigkeitsvolumen wesentlich verringert werden. Auch ist eine unproblematische Luftabsaugung nach unten zwischen den einzelnen Becken 5 möglich, um bei einer Verdunstung von Prozessflüssigkeit ein Aufsteigen derselben und ein Niederschlagen auf einer Substratscheibenoberseite zu verhindern. Insgesamt kann auf einfache Weise eine nach unten gerichtete Gasströmung im Bereich der Becken 5 erreicht werden.
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Die Erfindung wurde zuvor anhand konkreter Ausführungsbeispiel näher erläutert ohne auf diese beschränkt zu sein. Insbesondere wird der Fachmann erkennen, dass die Erfindung nicht auf die gezeigte Anzahl von Becken und Transportrollen und Antriebswalzen beschränkt ist. Auch ergeben sich für den konkreten Aufbau der Becken und der Transportrollen sowie deren Anordnung unterschiedlichste Ausführungsformen von denen nur einige angedeutet wurden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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