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Die Erfindung betrifft einen Düsenspitzenadapter zum Montieren einer Düsenspitze zu einer Substratverarbeitungsvorrichtung, eine Düsenanordnung für eine Substratverarbeitungsvorrichtung sowie eine Düse zum Zuführen einer Flüssigkeit zu einem Substrat.
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Bei bekannten Substratverarbeitungsvorrichtungen zur Nano- und Mikrofabrikation ist es notwendig, eine Flüssigkeit auf das Substrat zu geben. Das Substrat kann ein Wafer oder dergleichen sein. Das Fluid kann Entwickler, Wasser, Lösemittel oder jede beliebige wässrige Lösung sein und wird dem Substrat über eine Düse zugeführt. Gewöhnlich wird die Flüssigkeit über einen definierten Abgabezeitraum zugeführt, so dass eine zuvor festgelegte Menge an Flüssigkeit abgegeben wird. Jedoch verbleibt am Ende des Abgabezeitraums ein Rest der Flüssigkeit in der Düse und kann in einer unkontrollierten Weise auf das Substrat tropfen.
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Bei Substratverarbeitungsvorrichtungen des Standes der Technik ist es bekannt, ein Tropfen der Düse nach einem Abgabezeitraum zu verhindern, indem der Flüssigkeitsfluss umgekehrt wird, um überschüssige Flüssigkeit aus der Düse zurückzuziehen.
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Jedoch kann bei dieser Vorgehensweise aufgrund von Luftblasen und dergleichen in der Flüssigkeit ein Tropfen nicht vollständig verhindert werden.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Düsenspitzenadapter, eine Düsenanordnung und eine Düse für eine Substratverarbeitungsvorrichtung bereitzustellen, die ein Tropfen zuverlässig verhindert, nachdem die Flüssigkeit abgegeben wurde.
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Für diesen Zweck wird ein Düsenspitzenadapter zum Montieren einer Düsenspitze an einer Substratverarbeitungsvorrichtung bereitgestellt, der einen Saugkanal, einen Zufuhrkanal und einen Grundkörper mit einem Vorrichtungs-Ende und einem Substrat-Ende umfasst, wobei der Saugkanal und der Zufuhrkanal in dem Grundkörper angeordnet sind. Der Grundkörper hat eine Düsenspitzenaussparung an seinem Substrat-Ende zum Aufnehmen der Düsenspitze und einen vorstehenden Abschnitt, der sich in die Düsenspitzenaussparung erstreckt, wobei sich der Saugkanal durch den vorstehenden Abschnitt erstreckt und der Zufuhrkanal in die Düsenspitzenaussparung hinein öffnet, wobei der Saugkanal mindestens teilweise von dem Zufuhrkanal umgeben ist.
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Das Substrat kann ein unbeschichtetes Substrat sein, wie ein Wafer, oder kann ein beschichtetes Substrat sein. Zum Beispiel ist die Flüssigkeit Entwickler, Lösemittel, Wasser oder eine wässrige Lösung. Des Weiteren kann die Substratverarbeitungsvorrichtung eine Vorrichtung zur Nano- und Mikrofabrikation sein.
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Im Kontext dieser Erfindung meint „stromabwärts“ die Richtung des allgemeinen Fließens von Flüssigkeit, d. h. vom Vorrichtungs-Ende in Richtung des Substrat-Endes oder in Richtung des Substrats selbst. Die axiale Richtung des Düsenspitzenadapters erstreckt sich auch in der stromabwärtigen Richtung.
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Das Substrat-Ende und das Vorrichtungs-Ende können einander gegenüber liegen.
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Zum Beispiel hat der vorstehende Abschnitt eine Nadelform oder bildet eine Hohlnadel. Des Weiteren kann die Düsenspitzenaussparung mit einem Gewinde zum Aufnehmen von einen Düsenspitze versehen sein.
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Des Weiteren kann der Durchmesser des Saugkanals und des vorstehenden Abschnitts zwischen 0,7 und 4,0 mm betragen.
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Durch Bereitstellen zweier unterschiedlicher Kanäle kann einer der Kanäle des Düsenspitzenadapters dafür verwendet werden, der Düse die Flüssigkeit zuzuführen, wohingegen der andere Kanal dafür verwendet werden kann, überschüssige Flüssigkeit nach einem Flüssigkeitsabgabezeitraum von der Öffnung einer Düsenspitze umzuleiten. Der vorstehende Abschnitt erlaubt es, dass die zwei Kanäle sehr nahe bei der Öffnung der Düse ineinander übergehen, so dass jedwede Flüssigkeit zwischen der Öffnung und dem Punkt, an dem die Kanäle ineinander übergehen, von der Düse fort abgelenkt werden kann. Das heißt, es wird eine sehr zuverlässige Tropfvermeidung erreicht.
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Der Grundkörper und der vorstehende Abschnitt sind unbeweglich aneinander befestigt. Genauer gesagt sind der Grundkörper und der vorstehende Abschnitt einstückig ausgebildet. Diese vereinfacht die Handhabung des Düsenspitzenadapters.
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Zum Beispiel erstreckt sich der Saugkanal durch die axiale Länge des vorstehenden Abschnitts und öffnet am stromabwärtigen Ende des vorstehenden Abschnitts. Auf diese Weise gehen der Saugkanal und der Zufuhrkanal so weit wie möglich stromabwärts ineinander über.
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Damit der vorstehende Abschnitt so weit wie möglich in die Düsenspitze hineinreichen kann, kann sich der vorstehende Abschnitt in einer axialen Richtung des Grundkörpers durch die Düsenspitzenaussparung erstrecken und kann mit seinem stromabwärtigen Ende von der Düsenspitzenaussparung vorstehen. In diesem Fall ist das stromabwärtige Ende des vorstehenden Abschnitts der am weitesten stromabwärts befindliche Abschnitt des Düsenspitzenadapters.
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In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Grundkörper einen Vorrichtungsvorsprung am Vorrichtungs-Ende zum Befestigen des Düsenspitzenadapters an der Substratverarbeitungsvorrichtung. Der Vorrichtungsvorsprung kann mit einem Gewinde versehen sein. Auf diese Weise kann der Düsenspitzenadapter leicht zwischen der Düsenspitze und der Substratverarbeitungsvorrichtung montiert werden.
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Genauer gesagt haben die Düsenspitzenaussparung und der Vorrichtungsvorsprung die gleiche Größe und/oder eine komplementäre Form. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der Düsenspitzenadapter zwischen der Düsenspitze und der Vorrichtung ohne Änderungen an der Düsenspitze oder der Vorrichtung montiert werden kann.
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In einer anderen Ausführungsform hat der Düsenspitzenadapter einen Saugport, bevorzugt an der Umfangsfläche oder am Vorrichtungs-Ende des Grundkörpers, und der Saugkanal geht von dem Saugport aus. Die Düse hat des Weiteren einen Zulaufport, bevorzugt an der Umfangsfläche oder am Vorrichtungs-Ende, und der Zufuhrkanal geht von dem Zulaufport aus. Die Umfangsfläche ist die Fläche zwischen den zwei Enden des Grundkörpers, und der Zufuhrkanal kann sich durch den Vorrichtungsvorsprung erstrecken. Des Weiteren kann der Saugport mit einem Gewinde oder einer Kupplung versehen sein. Durch Bereitstellen eines Saugports kann überschüssige Flüssigkeit, die von der Düse tropfen könnte, leicht von dem Düsenauslass fort umgeleitet werden. Zum Beispiel kann der Zulaufport am Vorrichtungs-Ende angeordnet sein, und der Saugport kann an der Umfangsfläche angeordnet sein, oder umgekehrt. Des Weiteren ist es möglich, dass sowohl der Saugport als auch der Zulaufport in derselben Fläche des Grundkörpers angeordnet sind, zum Beispiel der Umfangsfläche oder der Endfläche des Vorrichtungs-Endes.
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Die Erfindung stellt des Weiteren eine Düsenspitzenanordnung für eine Substratverarbeitungsvorrichtung bereit, die einen Düsenspitzenadapter gemäß der Erfindung und eine Düsenspitze umfasst. Die Düsenspitze umfasst einen Düsenkörper mit einem Verbindungs-Ende und einem Auslass-Ende, einen Befestigungsvorsprung, der an dem Verbindungs-Ende angeordnet ist, eine Flüssigkeitskammer, die in Richtung des Verbindungs-Endes offen ist und die sich mindestens in den Befestigungsvorsprung hinein erstreckt, und einen Auslass, der eine Öffnung an dem Auslass-Ende aufweist und mit der Flüssigkeitskammer in Strömungsverbindung steht, bevorzugt am stromabwärtigen Ende der Flüssigkeitskammer. Der Befestigungsvorsprung der Düsenspitze ist in der Düsenspitzenaussparung an dem Düsenspitzenadapter aufgenommen, wobei sich der vorstehende Abschnitt des Düsenspitzenadapters in die Flüssigkeitskammer der Düsenspitze hinein erstreckt. Die Düsenspitze kann eine Pfützen- oder eine Sprühdüse sein, insbesondere eine Fächersprühdüse. Die Düsenanordnung stellt einen Kanal zum Zuführen der Flüssigkeit und einen weiteren Kanal zum Umleiten der Flüssigkeit aus der Flüssigkeitskammer und von dem Auslass fort bereit. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass Flüssigkeit aus dem Auslass oder der Flüssigkeitskammer auf das Substrat tropft, nachdem ein Abgabezeitraum geendet hat.
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Zum Beispiel öffnet der Zufuhrkanal des Düsenspitzenadapters in die Flüssigkeitskammer hinein, und das stromaufwärtige Ende der Flüssigkeitskammer und/oder der Saugkanal des Düsenspitzenadapters öffnet in die Flüssigkeitskammer am stromabwärtigen Ende des vorstehenden Abschnitts hinein. Das heißt, der Saugkanal und der Zufuhrkanal gehen am stromabwärtigen Ende des vorstehenden Abschnitts nahe dem stromabwärtigen Ende der Flüssigkeitskammer ineinander über, um nach einem Abgabezeitraum jegliche Flüssigkeit in einer kontrollierten Weise zuverlässig von der Düse fort umzuleiten.
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In einer Ausführungsform hat der Auslass einen Durchmesser, wobei die Distanz zwischen dem stromabwärtigen Ende des vorstehenden Abschnitts und der Öffnung mindestens das 0,5-Fache des Durchmessers des Auslasses beträgt. Zum Beispiel beträgt die Distanz maximal das 5-Fache des Durchmessers des Auslasses, bevorzugt zwischen dem 1- und dem 3-Fachen des Durchmessers. Auf diese Weise ist die Distanz zwischen dem stromabwärtigen Ende des vorstehenden Abschnitts und der Öffnung klein genug, um sicherzustellen, dass die gesamte Flüssigkeit in dem Auslass in den anderen Kanal umgeleitet wird.
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Für eine verbesserte Leistung sind der Auslass und der Saugkanal in dem vorstehenden Abschnitt koaxial.
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In einer Variation wird ein Kanal zwischen dem Umfangsrand des vorstehenden Abschnitts des Düsenspitzenadapters und den Innenwänden der Flüssigkeitskammer gebildet, und der Zufuhrkanal des Düsenspitzenadapters öffnet in die Kanal hinein. Der Kanal kann eine Breite zwischen 0,25 mm und 1,0 mm haben und kann eine Verlängerung des Zufuhrkanals sein. Auf diese Weise wird der Zufuhrkanal mit minimalem Materialeinsatz ausgebildet.
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Zur weiteren Verbesserung der Leistung gehen der Kanal und der Saugkanal am stromabwärtigen Ende der Flüssigkeitskammer ineinander über.
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Die Erfindung stellt des Weiteren eine Düse zum Zuführen einer Flüssigkeit zu einem Substrat bereit, die einen Hauptkörper mit einem Vorrichtungs-Ende und einem Auslass-Ende aufweist, wobei der Hauptkörper das Folgendes umfasst: einen Saugkanal, einen Zufuhrkanal, eine Flüssigkeitskammer, die Abschnitte des Zufuhrkanals bildet, einen Auslass, der einen kleineren Durchmesser aufweist als die Flüssigkeitskammer, eine Öffnung an dem Auslass-Ende aufweist und in Strömungsverbindung mit der Flüssigkeitskammer steht, bevorzugt am stromabwärtigen Ende der Flüssigkeitskammer, und einen vorstehenden Abschnitt, der sich in die Flüssigkeitskammer erstreckt. Der Saugkanal erstreckt sich durch den vorstehenden Abschnitt und öffnet in die Flüssigkeitskammer am stromabwärtigen Ende der Flüssigkeitskammer und geht mit dem Zufuhrkanal stromaufwärts des Auslasses ineinander über. Der Saugkanal ist mindestens teilweise von dem Zufuhrkanal umgeben.
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Der Saugkanal kann sich durch die axiale Länge des vorstehenden Abschnitts erstrecken und kann am stromabwärtigen Ende des vorstehenden Abschnitts öffnen. Auf diese Weise gehen der Saugkanal und der Zufuhrkanal so weit wie möglich stromabwärts ineinander über.
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Der Hauptkörper und der vorstehende Abschnitt sind unbeweglich aneinander befestigt. Genauer gesagt sind der Hauptkörper und der vorstehende Abschnitt ausgebildet einstückig. Die vereinfacht die Handhabung der Düse.
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Zum Beispiel umfasst der Hauptkörper einen Vorrichtungsvorsprung am Vorrichtungs-Ende zum Befestigen der Düse an einer Substratverarbeitungsvorrichtung. Der Vorrichtungsvorsprung kann mit einem Gewinde versehen sein. Auf diese Weise kann der Düsenspitzenadapter leicht zwischen der Düsenspitze und der Substratverarbeitungsvorrichtung montiert werden. Der Vorrichtungsvorsprung kann mit einem Gewinde versehen sein.
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In einer Ausführungsform der Erfindung hat die Düse einen Saugport, bevorzugt an der Umfangsfläche oder dem Vorrichtungs-Ende des Hauptkörpers, und der Saugkanal geht von dem Saugport aus. Die Düse hat auch einen Zulaufport, bevorzugt an der Umfangsfläche oder am Vorrichtungs-Ende, und der Zufuhrkanal geht von dem Zulaufport aus. Die Umfangsfläche erstreckt sich zwischen den zwei Enden des Hauptkörpers. Der Zufuhrkanal kann sich durch den Vorrichtungsvorsprung erstrecken. Des Weiteren kann der Saugport mit einem Gewinde oder einer Kupplung versehen sein. Durch Bereitstellen eines Saugports kann überschüssige Flüssigkeit in dem Düsenauslass, die von der Düse tropfen kann, leicht umgelenkt werden. Zum Beispiel kann der Zulaufport am Vorrichtungs-Ende angeordnet sein, und der Saugport kann an der Umfangsfläche angeordnet sein, oder umgekehrt. Des Weiteren ist es möglich, dass sowohl der Saugport als auch der Zulaufport an derselben Fläche des Grundkörpers angeordnet sind, zum Beispiel der Umfangsfläche oder der Endfläche des Vorrichtungs-Endes.
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In einer Variation beträgt die Distanz zwischen dem stromabwärtigen Ende des vorstehenden Abschnitts und der Öffnung mindestens das 0,5-Fache des Durchmessers des Auslasses. Zum Beispiel beträgt die Distanz maximal das 5-Fache des Durchmessers des Auslasses, bevorzugt zwischen dem 1- und dem 3-Fachen des Durchmessers. Auf diese Weise ist die Distanz zwischen dem stromabwärtigen Ende des vorstehenden Abschnitts und der Öffnung klein genug, um sicherzustellen, dass die gesamte Flüssigkeit in dem Auslass in den anderen Kanal umgeleitet wird.
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Für eine verbesserte Leistung sind der Auslass und der Saugkanal in dem vorstehenden Abschnitt koaxial.
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In einer anderen Ausführungsform wird ein Kanal zwischen dem Umfangsrand des vorstehenden Abschnitts und den Innenwänden der Flüssigkeitskammer gebildet. Der Kanal kann eine Breite zwischen 0,25 mm und 1,0 mm haben. Das heißt, der Platz, der zum Bereitstellen des Kanals benötigt wird, kann minimiert werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen und den beiliegenden Zeichnungen hervor, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:
- - 1 zeigt einen Querschnitt einer Düsenspitzenanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung mit einem Düsenspitzenadapter gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung
- - 2 zeigt einen Querschnitt des Düsenspitzenadapters von 1,
- - 3 zeigt einen anderen Querschnitt des Düsenspitzenadapters von 1 entlang Linie III-III,
- - 4 zeigt eine Düse gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung in einem Querschnitt,
- - 5 zeigt einen Querschnitt einer Düsenspitzenanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit einem Düsenspitzenadapter gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung
- - 6 zeigt einen Querschnitt des Düsenspitzenadapters von 5,
- - 7 zeigt einen anderen Querschnitt des Düsenspitzenadapters von 5 entlang Linie VII-VII, und
- - 8 zeigt eine Düse gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung in einem Querschnitt.
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1 zeigt eine Düsenanordnung 10, die einen Düsenspitzenadapter 12 und eine Düsenspitze 14 umfasst.
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Die Düsenanordnung 10 kann in einer Substratverarbeitungsvorrichtung zum Abgeben von Flüssigkeit auf ein Substrat, wie einen Wafer, montiert werden. Die Substratverarbeitungsvorrichtung kann eine Vorrichtung zur Nano- und Mikrofabrikation sein.
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Die Düsenspitze 14 ist eine standardmäßige Düsenspitze und ist eine Sprühdüse, wie eine Fächersprühdüse, in der gezeigten ersten Ausführungsform.
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Der Düsenspitzenadapter 12 ist auch in 2 gezeigt und umfasst einen Grundkörper 16, der zum Beispiel aus einem Kunststoffmaterial besteht. Der Grundkörper 16 kann durch Spritzgießen oder 3D-Drucken hergestellt werden.
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Der Grundkörper 16 hat ein Vorrichtungs-Ende 18 und ein gegenüberliegendes Substrat-Ende 20 sowie eine Umfangsfläche 22, die sich zwischen dem Vorrichtungs-Ende 18 und dem Substrat-Ende 20 erstreckt. Die Flüssigkeit fließt von dem Vorrichtungs-Ende 18 zu dem Substrat-Ende 20. Im Folgenden wird die Richtung „stromabwärts“ zum Beschreiben der Richtung des Vorrichtungs-Endes 18 zu dem Substrat-Ende 20 und weiter durch die Düsenspitze 14 verwendet. Das heißt, „stromaufwärts“ beschreibt die entgegengesetzte Richtung. Die stromabwärtige Richtung stimmt mit der axialen Richtung des Düsenspitzenadapters 12 und der Düsenspitze 14 überein.
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An dem Vorrichtungs-Ende 18 ist der Grundkörper 16 mit einem Vorrichtungsvorsprung 24 versehen, der an seiner radial äußeren Fläche mit einem Gewinde versehen ist.
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An dem Substrat-Ende 20 ist eine Düsenspitzenaussparung 26 in dem Grundkörper 16 ausgebildet, die mit einem Gewinde versehene Wände aufweist.
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Die Größe des Vorrichtungsvorsprungs 24 und die Größe der Düsenspitzenaussparung 26 sind gleich, was bedeutet, dass der Vorrichtungsvorsprung 24 in die Düsenspitzenaussparung 26 hineingeschraubt werden könnte. Die Größe kann so gewählt werden, dass sie mit standardmäßigen Substratverarbeitungsvorrichtungen oder standardmäßigen Düsenspitzen 14 zusammenpasst. Das heißt, der Düsenspitzenadapter 12 kann leicht in bekannte Vorrichtungen zwischen der Substratverarbeitungsvorrichtung und einer Düsenspitze eingesetzt werden.
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Eine Bohrung 28 erstreckt sich von dem Vorrichtungs-Ende 18 durch den Vorrichtungsvorsprung 24 in die Düsenspitzenaussparung 26 in der Längs- oder Axialrichtung des Grundkörpers 16.
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Das stromaufwärtige Ende der Bohrung 28, d. h. ihr Ende am Vorrichtungs-Ende 18, bildet einen Zulaufport 29. Der Zulaufport 29 kann mit einem Gewinde versehen oder die Aufnahmebuchse einer Kupplung sein. Es ist jedoch auch möglich, dass der Zulaufport 29 ein hohler Vorsprung mit einem Außengewinde ist oder den Steckverbinder einer Kupplung bildet. In jedem Fall ist der Zulaufport 29 dafür ausgelegt, mit der Substratverarbeitungsvorrichtung verbunden zu werden.
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Der benachbarte Abschnitt der Bohrung 28, der sich durch den Vorrichtungsvorsprung 24 erstreckt, bildet einen Zufuhrkanal 36.
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Des Weiteren umfasst der Grundkörper 16 einen vorstehenden Abschnitt 30, der sich teilweise in der Bohrung 28 erstreckt und weiter in der axialen Richtung des Grundkörpers 16 in die Düsenspitzenaussparung 26 hinein verläuft. Der vorstehende Abschnitt 30 verläuft entlang der Mittelachse der Bohrung 28, wie in 3 zu sehen ist, und wird an der Seitenwand der Bohrung 28 gestützt.
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Der Hauptkörper 16 und der vorstehende Abschnitt 30 sind einstückig ausgebildet und sind daher unbeweglich aneinander befestigt.
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Der vorstehende Abschnitt 30 hat eine Nadelform oder ist eine Hohlnadel, die durch die Düsenspitzenaussparung 26 hindurch vorsteht.
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Der vorstehende Abschnitt 30 erstreckt sich des Weiteren in der axialen Richtung vollständig durch die Düsenspitzenaussparung 26 und steht von der Düsenspitzenaussparung 26 mit einem stromabwärtigen Ende hervor. Das heißt, das stromabwärtige Ende des vorstehenden Abschnitts 30 ist der am weitesten stromabwärts liegende Abschnitt des Düsenspitzenadapters 12.
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An der Umfangsfläche 22 des Grundkörpers 16, insbesondere stromabwärts der Vorrichtungsvorsprung 24, ist ein Saugport 32 angeordnet.
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In der gezeigten Ausführungsform ist der Saugport 32 als eine Aussparung ausgebildet, die sich radial einwärts erstreckt. Die Aussparung kann mit einem Gewinde versehen oder die Aufnahmebuchse einer Kupplung sein. Es ist jedoch auch möglich, dass der Saugport 32 ein hohler Vorsprung mit einem Außengewinde ist oder den Steckverbinder einer Kupplung bildet. In jedem Fall ist der Saugport 32 dafür ausgelegt, mittels einer Verrohrung oder dergleichen mit einer Vakuumpumpe oder einer sonstigen Niederdruckquelle verbunden zu werden.
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Ein Saugkanal 34 geht von dem Saugport 32 aus. Der Saugkanal 34 erstreckt sich in der stromabwärtigen Richtung vollständig durch den vorstehenden Abschnitt 30 und öffnet am stromabwärtigen Ende des vorstehenden Abschnitts 30.
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Der Durchmesser des Saugkanals 34 und des vorstehenden Abschnitts 30 kann zwischen 0,7 mm und 4,0 mm betragen.
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Der Zufuhrkanal 36 ist als Teil der Bohrung 28 in der Region des vorstehenden Abschnitts 30 ausgebildet.
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Der Zufuhrkanal 36 öffnet in die Düsenspitzenaussparung 26 am stromaufwärtigen Ende der Düsenspitzenaussparung 26 hinein und umgibt den vorstehenden Abschnitt 30 und daher den Saugkanal 34.
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Das heißt, der Saugkanal 34 und der Zufuhrkanal 36 sind koaxial zueinander.
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In der in den 1 bis 4 gezeigten ersten Ausführungsform befindet sich der Zulaufport 29 am Vorrichtungs-Ende 18 des Grundkörpers 16, zum Beispiel an der Endfläche des Vorrichtungs-Endes 18, und der Saugport 32 befindet sich an der Umfangsfläche 22 des Grundkörpers 16.
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Wir wenden uns nun der Düsenspitze 14 zu, wie in 1 gezeigt. Die Düsenspitze 14 umfasst einen Düsenkörper 44, wobei ein Verbindungs-Ende 46 dem Düsenspitzenadapter 12 zugewandt ist und ein Auslass-Ende 48 das stromabwärtige Ende der Düsenspitze 14 und der Düsenanordnung 10 ist.
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Der Düsenkörper 44 kann auch aus einem Kunststoffmaterial bestehen und kann zum Beispiel durch Spritzgießen oder 3D-Drucken hergestellt werden.
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Der Düsenkörper 44 umfasst einen Befestigungsvorsprung 50, der an dem Verbindungs-Ende 46 angeordnet ist und der in der Düsenspitzenaussparung 26 des Düsenspitzenadapters 12 angeordnet werden kann. Zu diesem Zweck kann der Befestigungsvorsprung 50 mit einem Gewinde versehen werden.
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Von dem Verbindungs-Ende 46 erstreckt sich eine Flüssigkeitskammer stromabwärts in den Befestigungsvorsprung 50. Ein anderer Kanal, im Weiteren als Auslass 54 bezeichnet, erstreckt sich von dem stromabwärtigen Ende der Flüssigkeitskammer 52 zu dem Auslass-Ende 48 und öffnet an dem Auslass-Ende 48, wodurch eine Öffnung 56 gebildet wird.
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Die Flüssigkeitskammer 52 und die Öffnung 56 sind koaxial miteinander sowie koaxial mit dem Saugkanal 34 und dem Zufuhrkanal 36 des Düsenspitzenadapters 12. Der Durchmesser d des Auslasses 54 ist kleiner als der Durchmesser D der Flüssigkeitskammer 52, aber kann größer sein als der Durchmesser des Saugkanals 34 und/oder des vorstehenden Abschnitts 30.
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Die Düsenspitze 14 ist über den Befestigungsvorsprung 50 und die Düsenspitzenaussparung 26 in den Düsenspitzenadapter 12 eingesetzt.
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In der in 1 gezeigten in Eingriff genommenen Position erstreckt sich der vorstehende Abschnitt 30 des Düsenspitzenadapters 12 in die Flüssigkeitskammer 52 der Düsenspitze 14.
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Aufgrund seiner Länge erstreckt sich der vorstehende Abschnitt 30 durch den Großteil der Flüssigkeitskammer 52 in der stromabwärtigen Richtung und endet in einer Distanz a von der Öffnung 56 und dem Auslass-Ende 48 der Düsenspitze 14.
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Die Distanz a ist somit die Distanz zwischen dem stromabwärtigen Ende des vorstehenden Abschnitts 30 und der Öffnung 56, d. h. dem stromabwärtigen Ende der Düsenspitze, und beträgt mindestens das 0,5-Fache des Durchmessers des Auslasses 54. Die Distanz a beträgt maximal das 5-Fache des Durchmessers des Auslasses und liegt bevorzugt zwischen dem 1- und dem 3-Fachen des Durchmessers des Auslasses 54.
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Aufgrund des vorstehenden Abschnitts 30 wird ein Kanal 58 zwischen den äußeren Wänden des vorstehenden Abschnitts 30 und den Innenwänden der Flüssigkeitskammer 52 ausgebildet.
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Der Kanal 58 ist daher ein ringförmiger Kanal um den vorstehenden Abschnitt 30 herum und hat eine Breite w von der Außenwand des vorstehenden Abschnitts 30 zu der Innenwand der Flüssigkeitskammer 52. Die Breite beträgt zum Beispiel zwischen 0,25 mm und 1,00 mm.
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Der Zufuhrkanal 36 des Düsenspitzenadapters 12 öffnet in die Flüssigkeitskammer 52 auf der stromaufwärtige Ende der Flüssigkeitskammer 52. Genauer gesagt, öffnet der Zufuhrkanal 36 in den Kanal 58. Daher kann der Kanal 58 als eine Verlängerung des Zufuhrkanals 36 angesehen werden.
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Das heißt, sowohl der Saugkanal 34 als auch der Zufuhrkanal 36 öffnen in die Flüssigkeitskammer 52. Aufgrund der Länge des vorstehenden Abschnitts 30 gehen der Saugkanal 34 und der Zufuhrkanal 36 am stromabwärtigen Ende der Flüssigkeitskammer 52 und am stromabwärtigen Ende des vorstehenden Abschnitts 30 ineinander über.
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Während des Betriebes ist der Düsenspitzenadapter 12 über den Vorrichtungsvorsprung 24 des Düsenspitzenadapters 12 in einer (nicht gezeigten) Substratverarbeitungsvorrichtung montiert. Dabei wird der Zulaufport 29 des Düsenspitzenadapters 12 mit einem Kanal der Substratverarbeitungsvorrichtung verbunden, der die Flüssigkeit transportiert, die auf das Substrat abzugeben ist.
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Das Substrat kann ein unbeschichtetes Substrat, wie ein Wafer, oder ein bereits beschichtetes Substrat sein. Die Flüssigkeit kann ein Entwickler, ein Lösemittel, Wasser oder jede beliebige andere wässrige Lösung sein. Zum Beispiel ist das Substrat ein Wafer, der mit einem lichtempfindlichen Harz beschichtet ist, das bereits belichtet wurde, und die Flüssigkeit ist ein Entwickler für das belichtete Harz.
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Der Saugport 32 ist durch eine geeignete Rohrleitung mit einer (nicht gezeigten) Niederdruckquelle, wie einer Vakuumpumpe so verbunden, dass ein Vakuum an den Saugkanal 34 angelegt werden kann.
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Die Flüssigkeit wird dann über die Dauer eines definierten Abgabezeitraums aufgebracht. Die Flüssigkeit wird von der Substratverarbeitungsvorrichtung zu dem Zulaufport 29 geleitet, strömt durch den Zufuhrkanal 36 in den Kanal 58 der Flüssigkeitskammer 52 und durch den Auslass 54, wo sie durch die Öffnung 56 in Richtung des (nicht gezeigten) Substrats abgegeben wird. Während des Abgabezeitraums ist die Niederdruckquelle deaktiviert.
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Sobald die Zufuhr von Flüssigkeit gestoppt hat, d. h. am Ende eines Abgabezeitraums oder kurz danach, wird die Niederdruckquelle aktiviert. Das heißt, Niederdruck oder ein Vakuum wird an den Saugport 32 angelegt.
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Durch Anlegen eines Vakuums wird die Flüssigkeit, die in dem Auslass 54 und in der Flüssigkeitskammer 52 zurückbleibt, in den Saugkanal 34 gesaugt und durch den Düsenspitzenadapter 12 von der Düsenspitze 14 fortgeleitet. Das heißt, es verbleibt keine Flüssigkeit in dem Auslass 54, die möglicherweise unkontrolliert auf das Substrat tropfen könnte.
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Die Niederdruckquelle kann während Zeiträumen dauerhaft aktiv sein, in denen keine Flüssigkeit auf das Substrat abgegeben wird, um jegliche Flüssigkeit umzuleiten, die ungewollt durch den Düsenspitzenadapter 12 in Richtung des Auslasses 54 fließen könnte.
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Das heißt, aufgrund der kurzen Distanz zwischen dem stromabwärtigen Ende des vorstehenden Abschnitts 30, d. h. dem Punkt, an dem der Saugkanal 34 und der Zufuhrkanal 36 ineinander übergehen, kann ein Tropfen mit Gewissheit verhindert werden.
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4 bis 8 zeigen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung, die im Wesentlichen die gleichen sind wie der in 1 gezeigte Düsenspitzenadapter 12. Daher werden identische Teile oder Teile mit der gleichen Funktion unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und im Folgenden werden nur die Unterschiede beschrieben.
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4 zeigt eine Düse 60, die im Wesentlichen eine einstückige Version des Düsenspitzenadapters 12 ist.
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Die Düse 60 hat einen Hauptkörper 62, der als der Grundkörper 16 des Düsenspitzenadapters 12 und der Düsenkörper 44 der Düsenspitze 14 aus einem einzigen Teil hergestellt vorstellbar ist.
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Das heißt, der Hauptkörper 62 umfasst alle Merkmale des Grundkörpers 16 und des Düsenkörper 44, die oben beschrieben wurden, allerdings ohne die Düsenspitzenaussparung 26, den Befestigungsvorsprung 50, das Substrat-Ende 20 und das Verbindungs-Ende 46. Natürlich umfasst der Hauptkörper 62 nur das Vorrichtungs-Ende 18 und das Auslass-Ende 48.
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Der Hauptkörper 62 und der vorstehende Abschnitt 30 sind daher unbeweglich aneinander befestigt. Genauer gesagt, der Hauptkörper 62 und der vorstehende Abschnitt 30 ausgebildet sind einstückig.
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Des Weiteren ist die Flüssigkeitskammer 52 eine Verlängerung der Bohrung 28.
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Der Hauptkörper 62 kann auch aus einem Kunststoffmaterial bestehen und kann zum Beispiel mittels Spritzgießen oder 3D-Drucken hergestellt werden.
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5 bis 7 zeigen eine andere Ausführungsform der Düsenanordnung 10 und des Düsenspitzenadapters 12.
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Im Unterschied zu der in den 1 bis 3 gezeigten ersten Ausführungsform wurden die Positionen des Saugports 32 und des Zulaufports 29 miteinander vertauscht.
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In dieser Ausführungsform geht der vorstehende Abschnitt 30 nicht von der Innenwand der Bohrung 28 aus, sondern erstreckt sich von dem Rand der stromabwärtigen Öffnung der Bohrung 28. Dementsprechend verlängert der Saugkanal 34 die Bohrung 28, und der Saugport 32 befindet sich daher an dem Vorrichtungs-Ende 18.
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Der Zulaufport 29 befindet sich nun an der Umfangsfläche 22 des Grundkörpers 16. Der Zufuhrkanal 36 ist als eine Aussparung 64 ausgeführt, die sich von dem Zulaufport 29 radial einwärts und um den vorstehenden Abschnitt 30 herum erstreckt.
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Ein ringförmiger Kanal um den Saugkanal 34 herum wird durch die Aussparung 64 des Zufuhrkanals 36 bereits innerhalb des Düsenspitzenadapters 12 gebildet.
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Die Aussparung 64 des Zufuhrkanals 36 öffnet in der stromabwärtigen Richtung in die Düsenspitzenaussparung 26 hinein.
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In dieser Ausführungsform ist die Düsenspitze 14 eine Pfützendüse. Jedoch könnte in dieser Ausführungsform auch genau wie in der ersten Ausführungsform eine Sprühdüse, wie eine Fächersprühdüse, verwendet werden und umgekehrt. Des Weiteren kommt auch jede andere standardmäßige Düsenspitze 14 für den Düsenspitzenadapter 12 und die Düsenanordnung 10 in Frage.
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8 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, die eine einstückige Version der in den 5 bis 7 gezeigten Düsenanordnung 10 ist.
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Wie die Düse von 4 mit Bezug auf die Düsenanordnung der 1 bis 3 hat die Düse 60 von 8 einen einstückigen Hauptkörper 62, der nahezu alle Merkmale des Grundkörpers 16 und des Düsenkörpers 44 umfasst, mit den Ausnahmen, die bezüglich der Ausführungsform von 4 erläutert wurden.
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Jedoch in der Düse 60 der Ausführungsform von 8 folgt das Design des Saugkanals 34 und des Zufuhrkanals 36 dem Design der Ausführungsformen von 5, 6 und 7.
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Des Weiteren ist es in beiden Ausführungsformen möglich, dass sich sowohl der Saugport 32 als auch der Zulaufport 29 an dem Vorrichtungs-Ende 18 des Grundkörpers 16 befinden. Zum Beispiel könnten die Ports 29, 32 beide in der Endfläche des Vorrichtungs-Endes 18 realisiert sein. Einer der Ports 29, 32, zum Beispiel der Saugport 32, kann auch in der inneren Seitenwand der Bohrung 28 angeordnet sein.
