DE102019125606B3 - Irradiation device for irradiating substrates with UV radiation and a method for operating an irradiation device - Google Patents

Irradiation device for irradiating substrates with UV radiation and a method for operating an irradiation device Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bestrahlungsvorrichtung zur Bestrahlung von Substraten sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Bestrahlungsvorrichtung.The invention relates to an irradiation device for irradiating substrates and a method for operating an irradiation device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bestrahlungsvorrichtung zum Bestrahlen von Substraten mit UV-Strahlung sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Bestrahlungsvorrichtung zum Bestrahlen von Substraten.The present invention relates to an irradiation device for irradiating substrates with UV radiation and a method for operating an irradiation device for irradiating substrates.

Kurzwellige UV-Strahlung wird bspw. verwendet, um eine Mattierung eines auf einer Substratoberfläche aufgebrachten strahlungshärtenden Polymers (bspw. Lack) einzustellen. UV-Strahlung wird bspw. auch verwendet, um eine Oberflächenreinigung von flächigen Substraten wie Glas oder Halbleiterwafer für die Elektronik- oder die Displayherstellung durchzuführen. Häufig erfolgt die Bestrahlung unter Verwendung von Inertgasen (Stickstoff oder Edelgase) als Prozessgas. Alternativ kann eine Bestrahlung auch unter Verwendung eines Prozessgases erfolgen, das beispielweise ein Inertgas mit einem bestimmten Anteil einer unter UV-Bestrahlung chemische Radikale bildenden Reaktivkomponente, wie beispielsweise Sauerstoff oder Wasserdampf, umfasst.Short-wave UV radiation is used, for example, to set a matt finish to a radiation-curing polymer (for example paint) applied to a substrate surface. UV radiation is also used, for example, to carry out surface cleaning of flat substrates such as glass or semiconductor wafers for electronics or display production. The irradiation is often carried out using inert gases (nitrogen or noble gases) as the process gas. Alternatively, irradiation can also take place using a process gas that includes, for example, an inert gas with a certain proportion of a reactive component that forms chemical radicals under UV irradiation, such as oxygen or water vapor.

Bei der beispielhaft genannten Mattierung wird mittels der genannten kurzwelligen UV-Strahlung eine oberflächennahe Polymerisation verursacht und hierdurch eine Mikrofaltung in der Polymer-/Lackschicht erzeugt, welche in nachfolgenden Prozessen beispielsweise weiter ausgebildet und anschließend durch eine vollständige Polymerisation des gesamten Lackes bzw. Polymers fixiert wird.In the case of the matting mentioned by way of example, the short-wave UV radiation mentioned causes near-surface polymerization and thereby creates a micro-fold in the polymer / lacquer layer, which is further developed in subsequent processes and then fixed by a complete polymerisation of the entire lacquer or polymer .

Bei der beispielhaft genannten Oberflächenreinigung in der Halbleiterindustrie oder der Displayfertigung werden mittels der genannten kurzwelligen UV-Strahlung beispielsweise organische Reste von Photolacken oder Abdecklacken und auch andere organische Verunreinigungen o.ä. von der Substratoberfläche entfernt, um eine Weiterverarbeitung der Substrate in nachfolgenden Prozessschritten, beispielweise eine Mikrostrukturierung problemlos und möglichst ohne Ausschussrate durchführen zu können.In the example of surface cleaning in the semiconductor industry or display production, the short-wave UV radiation mentioned, for example, removes organic residues of photoresists or cover lacquers and also other organic contaminants or the like from the substrate surface in order to further process the substrates in subsequent process steps, for example to be able to carry out microstructuring without problems and, if possible, without a reject rate.

Kurzwellige UV-Strahlung wird auch dazu benutzt, um die Substratoberflächen zu aktivieren, beispielsweise um deren Benetzungseigenschaften zu verändern, wodurch eine verbesserte nachfolgende Verarbeitbarkeit dieser Substratoberflächen beispielsweise für eine Bedruckung oder eine Beschichtung mit Photolack oder zur Erzeugung einer Orientierungsschicht für nachfolgend aufgebrachte Flüssigkristallmaterialien ermöglicht oder zumindest verbessert wird.Short-wave UV radiation is also used to activate the substrate surfaces, for example to change their wetting properties, which enables or at least improved subsequent processability of these substrate surfaces, for example for printing or coating with photoresist or for producing an orientation layer for subsequently applied liquid crystal materials is improved.

Kurzwellige UV-Strahlung hat aufgrund seiner hohen Photonenenergie eine ionisierende Wirkung, so dass für die genannte beispielhafte Reinigung organische Verbindungen zumindest teilweise unmittelbar zerstört werden und in flüchtige organische oder anorganische Reste zerlegt werden, die über eine Absaugung entfernt werden können.Short-wave UV radiation has an ionizing effect due to its high photon energy, so that organic compounds are at least partially destroyed immediately for the exemplary cleaning mentioned and are broken down into volatile organic or inorganic residues, which can be removed by suction.

Zur Vermeidung bzw. Reduzierung einer Absorption der UV-Strahlung durch die zwischen den hierzu verwendeten Strahlungsquellen und dem Substrat befindliche Atmosphäre wird häufig ein Inertgas, beispielsweise Stickstoff verwendet, wodurch eine Absorption der UV-Strahlung durch den in der Raumluft vorhandenen Sauerstoff bzw. durch die Strahlung gebildetes Ozon vermieden wird. Durch das verwendete Gas wird auch eine Kühlung der Strahlungsquelle ermöglicht. Üblicherweise sind die in derartigen Bestrahlungsvorrichtungen verwendeten Strahlungsquellen stabartig ausgebildet. In der Regel werden Gasentladungslampen verwendet, wie beispielsweise Quecksilber-Niederdruck- oder Mitteldruck- oder Hochdrucklampen, oder insbesondere Excimerlampen, welche je nach verwendetem Edelgas oder verwendeten Edelgashalogeniden einzelne, schmalbandige Wellenlängen im Bereich von 100nm - 400nm aussenden. Im Sinn der vorliegenden Erfindung ist insbesondere die Verwendung eines Xe-Excimerstrahlers bevorzugt, dessen Emission primär bei 172nm liegt. Solche Excimerlampen werden über eine dielektrisch behinderte Entladung betrieben, indem an einem zumindest an einer Seite für die Nutzstrahlung transparenten, geschlossenen Lampenkörper äußere Elektroden angebracht sind, über welche eine elektrische Anregung in das eingeschlossene Gasvolumen eingebracht wird. Hierdurch werden im eingeschlossenen Gas kurzlebige Exciplexe erzeugt, welche die gewünschte Strahlung bei Ihrem Zerfall abgeben. Der Lampenkörper solcher Excimerlampen hat im Wesentlichen die Form eines Hohlkörpers in welchem sich das anzuregende Gas befindet. Der Hohlkörper selbst besteht dabei in der Regel aus einem für die VUV Strahlung transparentem Quarzglas, welches gut und relativ kostengünstig erhältlich ist und darüber hinaus eine hohe mechanische Festigkeit und eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweist. Die optische Transmission im VUV Bereich ist jedoch auch bei sehr reinen Quarzmaterialien von der Temperatur des Quarzmaterials abhängig. Mit steigender Temperatur verschiebt sich die sogenannte Transmissionskante zu längeren Wellenlängen hin, wodurch die für eine Reinigung nutzbare aus der Lampe austretende Strahlungsleistung sinkt. Um eine konstant hohe VUV-Strahlungsleistung zu gewährleisten ist es daher sinnvoll, die Temperatur des Lampenkörpers zu regeln, insbesondere den Bereich der Lampe, durch welchen vorzugsweise die Nutzstrahlung austritt. Üblicherweise ist dies der Bereich, welcher dem zu reinigenden Substrat unmittelbar gegenüberliegend angeordnet ist, dem Substrat also am nächsten ist. Die Kühlung derartiger Excimerstrahler kann (jedenfalls teilweise) durch das verwendete Inertgas bzw. Prozessgas bewirkt werden. Weitere Kühlsysteme, wie beispielsweise flüssigkeitsbasierte Kühlungen, können vorgesehen sein.To avoid or reduce absorption of the UV radiation by the atmosphere located between the radiation sources used for this purpose and the substrate, an inert gas, for example nitrogen, is often used, which means that the UV radiation is absorbed by the oxygen present in the room air or by the Radiation generated ozone is avoided. The gas used also enables the radiation source to be cooled. The radiation sources used in such irradiation devices are usually designed as rods. As a rule, gas discharge lamps are used, such as, for example, mercury low-pressure or medium-pressure or high-pressure lamps, or in particular excimer lamps, which, depending on the noble gas or noble gas halides used, emit individual, narrow-band wavelengths in the range from 100 nm to 400 nm. In the context of the present invention, the use of a Xe excimer emitter is particularly preferred, the emission of which is primarily 172 nm. Such excimer lamps are operated via a dielectrically impeded discharge in that external electrodes are attached to a closed lamp body which is transparent to the useful radiation on at least one side and via which an electrical excitation is introduced into the enclosed gas volume. This creates short-lived exciplexes in the enclosed gas, which emit the desired radiation when they decay. The lamp body of such excimer lamps essentially has the shape of a hollow body in which the gas to be excited is located. The hollow body itself generally consists of quartz glass that is transparent to VUV radiation, which is readily available and relatively inexpensive and also has high mechanical strength and high temperature resistance. The optical transmission in the VUV range is, however, dependent on the temperature of the quartz material even with very pure quartz materials. As the temperature rises, the so-called transmission edge shifts towards longer wavelengths, as a result of which the radiation power exiting the lamp that can be used for cleaning decreases. In order to ensure a constantly high VUV radiation output, it is therefore useful to regulate the temperature of the lamp body, in particular the area of the lamp through which the useful radiation preferably emerges. Usually this is the area which is arranged directly opposite the substrate to be cleaned, that is to say closest to the substrate. The cooling of such excimer emitters can (at least partially) by the inert gas or process gas used be effected. Further cooling systems, such as liquid-based cooling, can be provided.

Bisherige Bestrahlungsvorrichtungen benötigen dabei große Mengen an Inertgas bzw. Prozessgas, da häufig ein relativ großer Volumenstrom des verwendeten Gases in die umgebende Atmosphäre entweicht.Previous irradiation devices require large amounts of inert gas or process gas, since a relatively large volume flow of the gas used often escapes into the surrounding atmosphere.

DE 33 05 173 A1 beschreibt einen durch Zwangsluftströmung kühlbaren UV-Strahler mit einer Langbogenentladungslampe. DE 33 05 173 A1 describes a UV lamp with a long-arc discharge lamp that can be cooled by a forced air flow.

DE 43 18 735 A1 beschreibt einen UV-Strahler zum Bestrahlen von Druckfarben auf Objekten und ein Verfahren zum Trocknen von mit Druckfarbe versehenen Objekten. DE 43 18 735 A1 describes a UV radiator for irradiating printing inks on objects and a method for drying objects provided with printing ink.

DE 10 2005 058 477 A1 beschreibt ein UV-Strahlermodul und eine UV-Bestrahlungsanordnung. DE 10 2005 058 477 A1 describes a UV emitter module and a UV irradiation arrangement.

DE 10 2008 026 066 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von Bestrahlungsvorrichtungen. DE 10 2008 026 066 A1 describes a method and a device for cooling irradiation devices.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun eine Bestrahlungsvorrichtung bereitzustellen, die möglichst effizient das Prozessgas zur Kühlung der entsprechenden Strahlungsquelle verwendet. Weiter ist es Aufgabe ein Verfahren zum entsprechenden Betrieb einer derartigen Bestrahlungsvorrichtung bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch den unabhängigen Vorrichtungs- sowie den unabhängigen Verfahrensanspruch gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung beschrieben, wobei die einzelnen weiteren Ausgestaltungen sowohl im Hinblick auf die Vorrichtung als auf das Verfahren vorteilhaft sein können.The object of the present invention is to provide an irradiation device which uses the process gas as efficiently as possible to cool the corresponding radiation source. A further object is to provide a method for the corresponding operation of such an irradiation device. This object is achieved by the independent device and the independent method claim. Developments of the invention are described in the dependent claims and the following description, wherein the individual further embodiments can be advantageous both with regard to the device and to the method.

Die Bestrahlungsvorrichtung umfasst eine Prozesskammer. In der Prozesskammer wird der eigentliche Bestrahlungsvorgang durchgeführt. Hierzu ist eine stabartig ausgebildete UV-Strahlungsquelle in der Prozesskammer zur Bestrahlung von Substraten angeordnet. Die Prozesskammer ist typischerweise ein weitgehend geschlossener Raum, in dem sich beim Bestrahlungsvorgang die Strahlungsquelle und das zu bestrahlende Substrat befinden.The irradiation device comprises a process chamber. The actual irradiation process is carried out in the process chamber. For this purpose, a rod-like UV radiation source is arranged in the process chamber for irradiating substrates. The process chamber is typically a largely closed space in which the radiation source and the substrate to be irradiated are located during the irradiation process.

Die Bestrahlungsvorrichtung umfasst weiter eine Transporteinrichtung zum Transport der Substrate entlang einer Transportrichtung durch die Prozesskammer oder zumindest in die Kammer hinein und aus dieser wieder heraus. Beispielsweise kann die Transporteinrichtung in Form eines Förderbands oder in Form von Transportrollen ausgebildet sein.The irradiation device further comprises a transport device for transporting the substrates along a transport direction through the process chamber or at least into and out of the chamber. For example, the transport device can be designed in the form of a conveyor belt or in the form of transport rollers.

Die Bestrahlungsvorrichtung umfasst auch ein Gehäuse in dem die UV-Strahlungsquelle angeordnet ist. Typischerweise ist ein derartiges Gehäuse auf der den Substraten bzw. der Transporteinrichtung abgewandten Seite der Strahlungsquelle geschlossen ausgebildet. Es kann weiter beispielsweise Reflektoren umfassen, die die Strahlung, die in diese Richtung abgegeben wird, ebenfalls in Richtung der Substrate reflektiert. Die üblicherweise stabartig ausgebildete UV-Strahlungsquelle ist in dem Gehäuse entlang einer Längsrichtung ausgerichtet. Mit anderen Worten, die UV-Strahlungsquelle erstreckt sich entlang der Längsrichtung. Die Längsrichtung ist typischerweise orthogonal zur Transportrichtung ausgerichtet und derart ausgebildet, dass Substrate, die durch die Prozesskammer bewegt werden, über ihre gesamte Breite mittels der UV Strahlungsquelle bestrahlt werden können.The irradiation device also comprises a housing in which the UV radiation source is arranged. Such a housing is typically designed to be closed on the side of the radiation source facing away from the substrates or the transport device. It can further include, for example, reflectors which also reflect the radiation that is emitted in this direction in the direction of the substrates. The usually rod-like UV radiation source is aligned in the housing along a longitudinal direction. In other words, the UV radiation source extends along the longitudinal direction. The longitudinal direction is typically oriented orthogonally to the transport direction and is designed such that substrates which are moved through the process chamber can be irradiated over their entire width by means of the UV radiation source.

Die Prozesskammer ist zwischen Gehäuse und Transporteinrichtung ausgebildet. Typischerweise ist die Prozesskammer auf Seiten des Gehäuses gasdicht durch das Gehäuse begrenzt. Auch die Transporteinrichtung bildet eine überwiegend geschlossene Begrenzung der Prozesskammer. Lediglich eingangsseitig, also in Transportrichtung vor der Prozesskammer, sowie ausgangsseitig, also in Transportrichtung nach der Prozesskammer, kann üblicherweise Gas aus der Prozesskammer austreten. Auf eine vorteilhafte Ausbildung des Ein- und Ausgangs der Prozesskammer wird nachfolgend im Zusammenhang mit entsprechenden Gasbarrieren noch weiter im Detail eingegangen.The process chamber is formed between the housing and the transport device. The process chamber is typically delimited by the housing in a gas-tight manner on the housing side. The transport device also forms a predominantly closed delimitation of the process chamber. Gas can usually escape from the process chamber only on the inlet side, that is in the transport direction in front of the process chamber, and on the outlet side, that is in the transport direction after the process chamber. An advantageous design of the input and output of the process chamber will be discussed in greater detail below in connection with corresponding gas barriers.

Die Bestrahlungsvorrichtung umfasst weiter eine konvektive Kühleinrichtung. Also eine Einrichtung, um die Strahlungsquelle mittels Gaskonvektion zu kühlen. Die Kühleinrichtung weißt hierzu wenigstens zwei Zuführöffnungen auf, die eingerichtet und ausgebildet sind, um Gas in die Prozesskammer einzuleiten. Weiter umfasst die konvektive Kühleinrichtung wenigstens eine Abführöffnung für aus der Prozesskammer abzuführendes Gas. Mit anderen Worten über die Abfuhröffnung kann Gas beispielsweise aus der Prozesskammer abgesaugt werden. Die Anordnung der Abführöffnung und der Zuführöffnungen ist derart, dass beim Blick entlang der Längsrichtung die Anordnung bezüglich einer Achse, die orthogonal zur Transportrichtung und durch die Mitte der UV-Strahlungsquelle (die typischerweise einen runden Querschnitt aufweist) läuft, asymmetrisch ist.The irradiation device further comprises a convective cooling device. So a device to cool the radiation source by means of gas convection. For this purpose, the cooling device has at least two feed openings which are set up and designed to introduce gas into the process chamber. The convective cooling device further comprises at least one discharge opening for gas to be discharged from the process chamber. In other words, gas can for example be sucked out of the process chamber via the discharge opening. The arrangement of the discharge opening and the feed openings is such that when looking along the longitudinal direction, the arrangement is asymmetrical with respect to an axis which runs orthogonally to the transport direction and through the center of the UV radiation source (which typically has a round cross section).

Beispielsweise können beim Blick entlang der Längsrichtung die Zuführöffnungen auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sein. Beispielsweise kann eine in Transportrichtung vor der Strahlungsquelle angeordnete Zuführöffnung näher an der Strahlungsquelle angeordnet sein als eine in Transportrichtung auf die Strahlungsquelle folgende Zuführöffnung. Hierdurch ergibt sich ein asymmetrisches Strömungsprofil um die Strahlungsquelle herum, was die Kühlung verbessert. Es ist auch möglich, die Abführöffnung außermittig vorzusehen, beispielsweise in Transportrichtung vor oder hinter der UV Strahlungsquelle. Denkbar ist auch die Anordnung der Zuführöffnungen zwar auf gleicher Höhe jedoch mit unterschiedlichen Strömungsquerschnitten bzw. unterschiedlichen Öffnungsgeometrien. Generell kann vorgesehen sein, dass die Öffnungsquerschnitte der Zuführöffnungen für Zuführöffnungen vor und hinter der Strahlungsquelle unterschiedlich ausgebildet sind.For example, when looking along the longitudinal direction, the feed openings can be arranged at different heights. For example, a feed opening arranged in front of the radiation source in the transport direction can be arranged closer to the radiation source than a feed opening following the radiation source in the transport direction. This results in an asymmetrical one Flow profile around the radiation source, which improves cooling. It is also possible to provide the discharge opening off-center, for example in front of or behind the UV radiation source in the transport direction. It is also conceivable to arrange the feed openings at the same height, but with different flow cross-sections or different opening geometries. In general, it can be provided that the opening cross-sections of the feed openings for feed openings are designed differently in front of and behind the radiation source.

Beim Blick entlang der Längsrichtung kann wenigstens eine Zuführöffnung auf einer Höhe zwischen Strahlungsquelle und einer Substratauflagefläche der Transporteinrichtung angeordnet sein.When looking along the longitudinal direction, at least one feed opening can be arranged at a level between the radiation source and a substrate support surface of the transport device.

Beim Blick entlang der Längsrichtung kann die Abführöffnung auf einer der Substratauflagefläche gegenüberliegend angeordneten Seite der UV Strahlungsquelle angeordnet sein.When looking along the longitudinal direction, the discharge opening can be arranged on a side of the UV radiation source arranged opposite the substrate support surface.

Typischerweise ist vorgesehen, dass Substrate unterhalb der Strahlungsquelle hindurchgeführt werden und oberhalb der Strahlungsquelle die Abführöffnung angeordnet ist, während in Transportrichtung jeweils vor und hinter der Strahlungsquelle Zuführöffnungen angeordnet sind. Die Zuführöffnungen können dabei wie oben beschrieben eben auf unterschiedlichen Höhen typischerweise jedoch zwischen Strahlungsquelle und Substraten bzw. Transporteinrichtung angeordnet sein.It is typically provided that substrates are guided through below the radiation source and the discharge opening is arranged above the radiation source, while feed openings are arranged in front of and behind the radiation source in the transport direction. The feed openings can, as described above, be arranged at different heights, but typically between the radiation source and substrates or transport device.

Die Bestrahlungsvorrichtung kann je eine Gasbarriere in Transportrichtung vor und/oder nach der UV Strahlungsquelle aufweisen. Die Gasbarrieren dienen dazu, ein Entweichen des in die Prozesskammer eingeleiteten Gases zu minimieren. Typischerweise umfassen die Gasbarrieren eine Blende, die derart angeordnet ist, dass sie der Transporteinrichtung gegenüberliegend angeordnet ist und eine Spaltweite freilässt, sodass die Substrate kontaktfrei jedoch mit möglichst geringem Abstand durch die Blende durchgeführt werden können. An die Blende schließt sich (auf der der Strahlungsquelle zugewandten Seite) typischerweise eine Strömungshemmungseinrichtung, eine Art Labyrinthkonstruktion, an, die verhindert, dass das Gas aus der Prozesskammer ungehindert in Richtung Blende strömen kann. Typischerweise können auch Zuführöffnungen im Bereich der Gasbarriere angeordnet sein, die insbesondere eine Strömung von Gas in Richtung der Prozesskammer bewirken, also derart ausgebildet sind, dass sie Gas in Richtung der Prozesskammer abgeben. Die Strömungshemmungseinrichtung kann beispielsweise eine Oberfläche mit Vorsprüngen und Vertiefungen aufweisen, die typischerweise länglich erstreckt sind und orthogonal zur Transportrichtung verlaufen. Eine derartige Strömungshemmungseinrichtung hemmt die Gasströmung zur Blende hin.The irradiation device can each have a gas barrier in the transport direction before and / or after the UV radiation source. The gas barriers serve to minimize the escape of the gas introduced into the process chamber. Typically, the gas barriers comprise a screen which is arranged in such a way that it is arranged opposite the transport device and leaves a gap width free so that the substrates can be passed through the screen without contact but with the smallest possible distance. A flow-inhibiting device, a kind of labyrinth construction, typically adjoins the screen (on the side facing the radiation source), which prevents the gas from flowing unhindered from the process chamber in the direction of the screen. Typically, supply openings can also be arranged in the region of the gas barrier, which in particular cause a flow of gas in the direction of the process chamber, that is to say are designed such that they emit gas in the direction of the process chamber. The flow inhibiting device can, for example, have a surface with projections and depressions, which are typically elongated and run orthogonally to the direction of transport. Such a flow inhibiting device inhibits the gas flow towards the diaphragm.

Die Bestrahlungsvorrichtung kann eine Gasmischkammer aufweisen, in die über mehrere Gaszuleitungen verschiedene Gase leitbar sind, die in der Gasmischkammer mischbar und der Kühleinrichtung zuführbar sind. Zur Unterstützung und Verstärkung der Reinigungswirkung der UV Bestrahlung kann es erwünscht sein zusätzlich zu einem Inertgas ein Reaktivgas zu verwenden, welches unter UV-Strahlung Radikale bildet, die wiederum eine Zerstörung (durch Oxydation) der organischen Reste auf dem Substrat unterstützen. Hierzu kann beispielsweise Sauerstoff in bestimmter Konzentration dem Inertgas zugeführt werden, beispielsweise im Bereich von wenigen Prozent oder gar wenigen Promille, wodurch unter VUV-Bestrahlung durch die Lampe Ozon erzeugt wird. Der überwiegende Anteil des Prozessgases ist jedoch durch Inertgas, vorzugsweise Stickstoff gebildet.The irradiation device can have a gas mixing chamber into which various gases can be conducted via several gas feed lines, which gases can be mixed in the gas mixing chamber and fed to the cooling device. To support and enhance the cleaning effect of UV radiation, it may be desirable to use a reactive gas in addition to an inert gas, which forms radicals under UV radiation, which in turn support the destruction (through oxidation) of the organic residues on the substrate. For this purpose, for example, oxygen can be added to the inert gas in a certain concentration, for example in the range of a few percent or even a few per thousand, as a result of which ozone is generated by the lamp under VUV radiation. However, the majority of the process gas is formed by inert gas, preferably nitrogen.

Bei einer zu hohen Sauerstoffkonzentration wird der Ozongehalt zu hoch, wodurch einerseits die auf dem Substrat auftreffende UV-Strahlungsleistung vermindert wird und andererseits eine hohe Ozonkonzentration das Substrat selbst schädigen kann und zudem die baulichen Einrichtungen wie Halter, Gehäuse oder Transporteinrichtungen für das Substrat geschädigt werden können. Dies kann einerseits zu einer unerwünschten Sekundärkontamination auf dem Substrat führen und andererseits zu einer Reduzierung der Lebensdauer der verwendeten Einrichtungen. Es ist daher im Sinne der Erfindung eine Messeinrichtung und ggf. eine Regeleinrichtung für die Zusammensetzung des Gases, insbesondere für dessen Sauerstoffgehalt und/oder Ozongehalt vorzusehen.If the oxygen concentration is too high, the ozone content becomes too high, which on the one hand reduces the UV radiation output on the substrate and, on the other hand, a high ozone concentration can damage the substrate itself and also the structural facilities such as holders, housings or transport facilities for the substrate can be damaged . On the one hand, this can lead to undesired secondary contamination on the substrate and, on the other hand, to a reduction in the service life of the devices used. For the purposes of the invention, therefore, a measuring device and possibly a control device for the composition of the gas, in particular for its oxygen content and / or ozone content, is to be provided.

Die Kühleinrichtung kann derart ausgebildet sein, dass sie einen Gaskreislauf umfasst, über den Gas, das über die Abführöffnung aus der Prozesskammer abgeführt wurde, den Zuführöffnungen wieder zugeführt werden kann. Das abgesaugte Gas kann so quasi wiederverwendet werden. Hierdurch werden die Gasverluste minimiert und ein Minimum an Prozessgas ist zum Betrieb der Bestrahlungsvorrichtung nötig.The cooling device can be designed in such a way that it comprises a gas circuit via which gas that has been discharged from the process chamber via the discharge opening can be fed back to the supply openings. The extracted gas can be reused, so to speak. This minimizes gas losses and a minimum of process gas is required to operate the irradiation device.

Der Gaskreislauf kann eine Temperiereinrichtung umfassen, um die Temperatur des abgeführten Gases einzustellen bevor es über die Zuführöffnungen wieder der Prozesskammer zugeführt wird, insbesondere wobei die Bestrahlungsvorrichtung weiter eine Temperaturregeleinrichtung umfasst, die eingerichtet ist, um über die Temperiereinrichtung die Temperatur des über die Zuführöffnungen zugeführten Gases oder die Temperatur in der Prozesskammer zu regeln. Hierzu ist typischerweise ein Temperatursensor in der Prozesskammer vorgesehen. Typischerweise ist wenigsten ein Temperatursensor vorgesehen, der in Kontakt mit der Strahlungsquelle steht und die Temperatur der Strahlungsquelle erfassen kann.The gas circuit can include a temperature control device in order to set the temperature of the discharged gas before it is fed back into the process chamber via the feed openings, in particular wherein the irradiation device further comprises a temperature control device which is set up to control the temperature of the gas fed in via the feed openings via the temperature control device or to regulate the temperature in the process chamber. For this purpose, a temperature sensor is typically provided in the process chamber. Typically least is one A temperature sensor is provided which is in contact with the radiation source and can detect the temperature of the radiation source.

Der Gaskreislauf kann eine Messeinrichtung zum Bestimmen einer Konzentration einer der Komponenten des Gases, das aus der Prozesskammer abgeführt oder diese zugeführt wird, umfassen. Beispielsweise kann eine Messeinrichtung vorgesehen sein, die den Sauerstoffgehalt des Gases misst. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung das Gas komplett analysiert, also die komplette Zusammensetzung des ab- oder zugeführten Gases misst. Die Bestrahlungsvorrichtung kann weiter eine Regeleinrichtung umfassen, die eingerichtet ist, um die Zusammensetzung des über die Zuführöffnungen zugeführten Gases zu regeln. Eine weitere Messeinrichtung kann vorgesehen sein, die die Zusammensetzung des Gases in der Prozesskammer bestimmt. Mittels der verschiedenen Messeinrichtungen kann es beispielsweise möglich sein, die Gaszusammensetzung in der Prozesskammer zu erfassen und entsprechend einzustellen.The gas circuit can comprise a measuring device for determining a concentration of one of the components of the gas that is discharged from or supplied to the process chamber. For example, a measuring device can be provided which measures the oxygen content of the gas. It can also be provided that the measuring device completely analyzes the gas, that is to say measures the complete composition of the discharged or supplied gas. The irradiation device can further comprise a regulating device which is set up to regulate the composition of the gas fed in via the feed openings. Another measuring device can be provided which determines the composition of the gas in the process chamber. By means of the various measuring devices it may be possible, for example, to record the gas composition in the process chamber and to adjust it accordingly.

Die Strahlungsquelle gibt vorzugsweise Strahlung im VUV Bereich von 100nm - 300nm ab, deren hohe Photonenenergie einen effektiven Bearbeitungsprozess ermöglicht.The radiation source preferably emits radiation in the VUV range from 100 nm to 300 nm, the high photon energy of which enables an effective processing process.

Die eingangs genannte Aufgabe wird weiter durch ein Verfahren zum Betrieb einer Bestrahlungsvorrichtung zur Bestrahlung von Substraten gelöst. Mittels einer in einer Prozesskammer angeordneten stabartig ausgebildeten und entlang einer Längsrichtung ausgerichteten UV Strahlungsquelle wird die verwendete Strahlung erzeugt. Die Substrate werden mittels einer Transporteinrichtung entlang einer Transportrichtung durch die Prozesskammer bewegt. Strahlungsquelle und Prozesskammer können wie im Zusammenhang mit der Bestrahlungsvorrichtung beschrieben ausgebildet sein.The object mentioned at the beginning is also achieved by a method for operating an irradiation device for irradiating substrates. The radiation used is generated by means of a rod-like UV radiation source arranged in a process chamber and aligned along a longitudinal direction. The substrates are moved through the process chamber along a transport direction by means of a transport device. The radiation source and process chamber can be designed as described in connection with the irradiation device.

Die Längsrichtung, entlang derer die UV Strahlungsquelle ausgerichtet ist, verläuft orthogonal zur Transportrichtung. Die Strahlungsquelle ist sozusagen quer über die Transportbahn der Substrate gerichtet. Die UV Strahlungsquelle wird konvektiv gekühlt, wobei ein Gas zur Kühlung ungleichförmig um die UV Strahlungsquelle geführt wird.The longitudinal direction along which the UV radiation source is aligned runs orthogonally to the transport direction. The radiation source is directed, so to speak, across the transport path of the substrates. The UV radiation source is convectively cooled, with a gas being guided non-uniformly around the UV radiation source for cooling.

Beim Blick entlang der Längsrichtung der UV Strahlungsquelle kann wenigstens ein Teil des zur Kühlung verwendeten Gases auf Höhe zwischen der UV Strahlungsquelle und dem Substrat zugeführt werden. Hierdurch kann insbesondere die dem Substrat zugewandte Seite der Strahlungsquelle effizient gekühlt werden.When looking along the longitudinal direction of the UV radiation source, at least part of the gas used for cooling can be supplied at the level between the UV radiation source and the substrate. In this way, in particular the side of the radiation source facing the substrate can be efficiently cooled.

Beim Blick entlang der Längsrichtung der UV Strahlungsquelle kann wenigstens ein Teil des zur Kühlung verwendeten Gases auf einer dem Substrat abgewandten Seite der UV Strahlungsquelle abgesaugt werden. Insbesondere in Kombination mit einer Gaszuführung auf der gegenüberliegenden Seite der Strahlungsquelle ergibt sich so eine effiziente Umspülung der Strahlungsquelle.When looking along the longitudinal direction of the UV radiation source, at least part of the gas used for cooling can be sucked off on a side of the UV radiation source facing away from the substrate. In particular in combination with a gas feed on the opposite side of the radiation source, this results in an efficient flushing of the radiation source.

Gas kann im Bereich einer Gasbarriere in Transportrichtung vor und nach der UV Strahlungsquelle zugeführt werden. Es können bspw. Zuführöffnungen in der Gasbarriere vorgesehen sein.Gas can be supplied in the area of a gas barrier in the transport direction before and after the UV radiation source. For example, feed openings can be provided in the gas barrier.

Es kann weiter vorgesehen sein, dass Gas, das aus der Prozesskammer abgeführt wird, gekühlt und der Prozesskammer wieder zugeführt wird. Hierdurch ist ein entsprechendes Temperaturmanagement der Prozesskammer und der Strahlungsquelle möglich.It can further be provided that gas that is discharged from the process chamber is cooled and fed back into the process chamber. This enables a corresponding temperature management of the process chamber and the radiation source.

Es kann weiter vorgesehen sein, dass Gas, das aus der Prozesskammer abgeführt wird, in seiner Zusammensetzung verändert und der Prozesskammer wieder zugeführt wird.It can further be provided that gas which is discharged from the process chamber is changed in its composition and is fed back into the process chamber.

Das aus der Prozesskammer abgeführte Gas kann im Rahmen des Verfahrens bzgl. seiner Zusammensetzung analysiert werden. Die Zusammensetzung der Atmosphäre in der Prozesskammer kann durch Zuführung von Gaskomponenten in das aus der Prozesskammer stammende Gas und Rückführung des Gases in die Prozesskammer geregelt werden.The gas discharged from the process chamber can be analyzed in terms of its composition as part of the method. The composition of the atmosphere in the process chamber can be regulated by feeding gas components into the gas originating from the process chamber and returning the gas to the process chamber.

Das in die Prozesskammer geführte Gas kann in einer asymmetrischen laminaren Strömung um die UV Strahlungsquelle geführt werden. Das in die Prozesskammer geführte Gas kann in einer turbulenten Strömung um die UV Strahlungsquelle geführt werden.The gas fed into the process chamber can be guided in an asymmetrical laminar flow around the UV radiation source. The gas fed into the process chamber can be guided around the UV radiation source in a turbulent flow.

Das der Prozesskammer zugeführte Gas kann überwiegend ein Inertgas, insbesondere Stickstoff, sein.The gas fed to the process chamber can predominantly be an inert gas, in particular nitrogen.

Dem Gas, das der Prozesskammer zugeführt wird, kann ein konstanter oder geregelter Reaktivanteil, der insbesondere aus Sauerstoff und/oder Wasserdampf besteht, beigemischt werden. Dies eignet sich insbesondere, wenn die UV-Strahlung zur Reinigung von Substraten verwendet wird.A constant or regulated reactive component, which in particular consists of oxygen and / or water vapor, can be added to the gas which is fed to the process chamber. This is particularly suitable when the UV radiation is used to clean substrates.

Die Prozesskammer kann derart mit Gas beaufschlagt werden, dass in der Prozesskammer ein Überdruck herrscht. Hierdurch kann das Eindringen von Gas aus der umgebenden Atmosphäre minimiert werden. Insbesondere kann dies in Kombination mit den bereits beschriebenen Gasbarrieren effizient umgesetzt werden.The process chamber can be acted upon with gas in such a way that an overpressure prevails in the process chamber. This can minimize the penetration of gas from the surrounding atmosphere. In particular, this can be implemented efficiently in combination with the gas barriers already described.

Erfindungsgemäß kann bspw. vorgesehen sein, dass die UV Strahlung im Bereich von 100nm bis 300nm mittels der UV Strahlungsquelle erzeugt wird und die UV Strahlungsquelle mittels eines Kühlgases temperiert wird und das Kühlgas in einem im Wesentlichen geschlossenen Kreislauf aufbereitet wird und die Zusammensetzung des Kühlgases gemessen und geregelt wird und Kühlgasverluste durch Einleiten von zusätzlichem Kühlgas in den Kreislauf ausgeglichen wird.According to the invention, for example, it can be provided that the UV radiation in the range from 100 nm to 300 nm is generated by means of the UV radiation source and the UV radiation source is tempered by means of a cooling gas and the cooling gas is processed in an essentially closed circuit and the composition of the cooling gas is measured and is regulated and cooling gas losses are compensated for by introducing additional cooling gas into the circuit.

Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Kühlgas unter einem Überdruck gerichtet auf die Strahlungsquelle geleitet wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Absaugung des Kühlgases mittels eines Unterdrucks erfolgt.According to the invention, it can be provided that the cooling gas is directed onto the radiation source under an overpressure. It can also be provided that the cooling gas is extracted by means of a negative pressure.

Es kann vorgesehen sein, dass die seitliche Einleitung des Kühlgases über Schlitze und/oder Bohrungen und/oder Freiformöffnungen (Zuführöffnungen) erfolgt.Provision can be made for the cooling gas to be introduced from the side via slots and / or bores and / or free-form openings (feed openings).

Es kann vorgesehen sein, dass die jeweiligen Einleitungsöffnungen unterschiedliche Durchmesser und/oder Öffnungsflächen und/oder Abgabewinkel aufweisen.It can be provided that the respective inlet openings have different diameters and / or opening areas and / or delivery angles.

Es kann vorgesehen sein, dass mehrere Absaug-/Abführöffnungen vorgesehen sind, wobei der jeweils abgeführte Volumenstrom unterschiedlicher Absaug-/Abführöffnungen unterschiedlich ist. Die abgeführten Volumenströme der einzelnen die Absaug-/Abführöffnungen können jeweils einstellbar sein.Provision can be made for a plurality of suction / discharge openings to be provided, the respective volume flow of different suction / discharge openings being different. The discharged volume flows of the individual suction / discharge openings can each be adjustable.

Die Abführung/Absaugung des Kühlgases kann über Schlitze und/oder Bohrungen und/oder Freiformöffnungen (Absaug-/Abführöffnungen) erfolgen. Die jeweiligen Absaug-/Abführöffnungen können unterschiedliche Durchmesser und/oder Öffnungsflächen und/oder Absaugwinkel aufweisen.The cooling gas can be discharged / sucked off via slots and / or bores and / or free-form openings (suction / discharge openings). The respective suction / discharge openings can have different diameters and / or opening areas and / or suction angles.

Es kann vorgesehen sein, dass die Gasströmungsmengen der Zuführöffnungen in Transportrichtung vor und nach der Strahlungsquelle im Verhältnis 1:1 bis 1:10, vorzugsweise 1:1 bis 1:5, besonders bevorzugt 1:1 bis 1:2,5 gewählt sind.It can be provided that the gas flow rates of the supply openings in the transport direction before and after the radiation source in relation 1 : 1 to 1:10, preferably 1: 1 to 1: 5, particularly preferably 1: 1 to 1: 2.5 are selected.

Die Gasströmungsmenge unterschiedlicher Zuführöffnungen (auch auf gleicher Seite der Strahlungsquelle) kann unterschiedlich sein und kann alternativ oder zusätzlich jeweils einstellbar sein.The gas flow rate of different feed openings (also on the same side of the radiation source) can be different and can alternatively or additionally be adjustable in each case.

Die Temperatur des Lampenkörpers kann an wenigstens einer Stelle des Lampenkörpers oder in dessen unmittelbarer Nähe gemessen werden. Weiter kann die Temperatur des Abluftstromes und/oder des zugeführten Gases gemessen werden. Eine Regeleinheit kann vorgesehen sein, die ausgebildet und eingerichtet ist, um über den zugeführten (Kühl)Gasstrom bzw. über die jeweiligen Kühlgasströme bzw. deren Temperatur oder Menge die Temperatur der Strahlungsquelle (Lampenkörper) auf eine Solltemperatur zu regeln.The temperature of the lamp body can be measured at at least one point on the lamp body or in its immediate vicinity. Furthermore, the temperature of the exhaust air flow and / or the supplied gas can be measured. A control unit can be provided which is designed and set up to regulate the temperature of the radiation source (lamp body) to a target temperature via the supplied (cooling) gas flow or via the respective cooling gas flows or their temperature or quantity.

Es kann vorgesehen sein, dass die Zuführöffnungen und die Abführöffnung über die Erstreckung der Strahlungsquelle in Längsrichtung verlaufend ausgebildet sind und/oder mehrere Zuführöffnungen und Abführöffnungen über die Erstreckung der Strahlungsquelle in Längsrichtung verteilt angeordnet sind.It can be provided that the feed openings and the discharge opening are designed to run in the longitudinal direction over the extent of the radiation source and / or several feed openings and discharge openings are arranged distributed over the extent of the radiation source in the longitudinal direction.

Die Einleitung und Absaugung des Kühlgases kann über unterschiedliche (mehrere) Zuführöffnungen und Abführöffnungen erfolgen.The introduction and suction of the cooling gas can take place via different (several) supply openings and discharge openings.

Das aus der Prozesskammer abgeführte Gas kann einer Filtereinrichtung zugeführt werden. Das aus der Prozesskammer abgeführte Gas kann auch einer physikalisch/chemischen Reinigung (bspw. Entfernung von Ozon) zugeführt werden. Nach Filtrierung oder chemischer Aufbereitung kann das Gas zur Prozesskammer zurückgeführt werden.The gas discharged from the process chamber can be fed to a filter device. The gas discharged from the process chamber can also be used for physical / chemical cleaning (e.g. removal of ozone). After filtration or chemical processing, the gas can be returned to the process chamber.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die anhand der Zeichnung erläutert werden, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wesentlich sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird. Es zeigen:

  • 1 eine Bestrahlungsvorrichtung, die ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführt;
  • 2 Die Bestrahlungsvorrichtung aus 1 in einem anderen Betriebszustand;
  • 3 eine erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung, die auch ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführt;
  • 4 eine weitere erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung, die auch ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführt;
  • 5 einen Teilbereich der Bestrahlungsvorrichtung aus 4; und
  • 6 einen entsprechenden Teilbereich einer weiteren erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung.
Further features, possible applications and advantages of the invention emerge from the following description of exemplary embodiments of the invention, which are explained with reference to the drawing, wherein the features can be essential for the invention both on their own and in different combinations without explicit reference to this again becomes. Show it:
  • 1 an irradiation device that performs a method according to the invention;
  • 2 The irradiation device off 1 in another operating state;
  • 3 an irradiation device according to the invention which also carries out a method according to the invention;
  • 4th a further irradiation device according to the invention which also carries out a method according to the invention;
  • 5 a portion of the irradiation device 4th ; and
  • 6th a corresponding sub-area of a further irradiation device according to the invention.

In den folgenden Figuren tragen sich entsprechende Bauteile und Elemente gleiche Bezugszeichen. Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind nicht in allen Figuren sämtliche Bezugszeichen wiedergegeben.In the following figures, corresponding components and elements have the same reference symbols. For the sake of clarity, not all reference symbols are shown in all figures.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung 10 zum Bestrahlen von Substraten. 1 shows an irradiation device according to the invention 10 for irradiating substrates.

Die Bestrahlungsvorrichtung 10 umfasst eine Prozesskammer 12, eine Transporteinrichtung 14 sowie eine Kühleinrichtung 16. In der Prozesskammer 12 ist eine Strahlungsquelle 18 angeordnet, die vorliegend als röhrenförmige Xe-Excimer-Lampe ausgebildet ist. Die Strahlungsquelle 18 ist entlang einer Längsrichtung L, die sich in die Bildebene hinein erstreckt, ausgerichtet in der Prozesskammer angeordnet. Oberhalb der Strahlungsquelle 18 sind Reflektoren 20 in der Prozesskammer 12 angeordnet. In unmittelbarer Nähe der Strahlungsquelle 18 ist weiter ein Temperatursensor 22 angeordnet, der die Temperatur der Strahlungsquelle 18 an ihrer der Transporteinrichtung 14 zugewandten Seite misst. In der Begrenzung (Gehäuse 60) der Prozesskammer 12 ist weiter eine schlitzartig ausgebildete und entlang der Längsrichtung L erstreckte Abführöffnung 24 vorgesehen. Weiter sind in der Begrenzung der Prozesskammer 12 jeweils links und rechts der Strahlungsquelle 18 Zuführöffnungen 26 vorgesehen. Ebenfalls links und rechts der Strahlungsquelle bzw. eingangs- und ausgangsseitig der Prozesskammer sind Gasbarrieren 28 vorgesehen.The irradiation device 10 includes a process chamber 12 , a transport facility 14th as well as a cooling device 16 . In the process chamber 12 is a radiation source 18th arranged, which in the present case is designed as a tubular Xe excimer lamp. The radiation source 18th is arranged along a longitudinal direction L, which extends into the image plane, aligned in the process chamber. Above the radiation source 18th are reflectors 20th in the process chamber 12 arranged. In the immediate vicinity of the radiation source 18th is also a temperature sensor 22nd arranged, the temperature of the radiation source 18th at their the transport facility 14th facing side measures. In the limitation (housing 60 ) the process chamber 12 is also a slot-like and extending along the longitudinal direction L discharge opening 24 intended. Next are in the delimitation of the process chamber 12 left and right of the radiation source 18th Feed openings 26th intended. Gas barriers are also to the left and right of the radiation source or on the inlet and outlet sides of the process chamber 28 intended.

Die Transporteinrichtung 14 umfasst eine Reihe von angetriebenen Transportwalzen 30, die eine Substratauflagefläche bilden und Substrate 32 entlang einer Transportrichtung T der Prozesskammer 12 zuführen und durch diese hindurchbewegen und schlussendlich nach der Bestrahlung wieder aus der Prozesskammer 12 hinausbewegen. Beim Einfahren und Ausfahren in und aus der Prozesskammer 12 passieren die Substrate 32 jeweils die Gasbarrieren 28. Diese umfassen jeweils eine Blende 34 sowie jeweils prozesskammerseitig eine Strömungshemmungseinrichtung 36. Die Strömungshemmungseinrichtung 36 ist als eine Art Labyrinthkonstruktion ausgebildet und erschwert, dass Gas aus der Prozesskammer 12 ungehindert in Richtung Blende 34 strömen kann. Hierzu weist die Strömungshemmungseinrichtung 36 jeweils in Längsrichtung L (also in die Bildebene hinein) erstreckte Erhebungen und Vertiefungen auf.The transport device 14th includes a number of powered transport rollers 30th , which form a substrate support surface and substrates 32 along a transport direction T the process chamber 12 feed and move through it and finally out of the process chamber again after the irradiation 12 move out. When moving in and out of the process chamber 12 pass the substrates 32 each of the gas barriers 28 . These each include an aperture 34 as well as a flow inhibitor on the process chamber side 36 . The flow inhibitor 36 is designed as a kind of labyrinth construction and makes it difficult for gas to escape from the process chamber 12 unimpeded in the direction of the aperture 34 can flow. To this end, the flow inhibiting device 36 elevations and depressions each extending in the longitudinal direction L (ie into the image plane).

Die Kühleinrichtung 16 umfasst eine als Wärmetauscher ausgebildete Temperiereinrichtung 38 sowie eine Gasmischkammer 40. Die Temperiereinrichtung 38 sowie die Gasmischkammer 40 sind in einen Gaskreislauf 42 integriert, in dem Gas, das aus der Prozesskammer 12 über die Abführöffnung 24 abgeführt wird zurück zu den Zuführöffnungen 26 zirkuliert wird. Strömungstechnisch zwischen Abführöffnung 24 und Zuführöffnungen 26 liegen dabei die Temperiereinrichtung 38 sowie die Gasmischkammer 40.The cooling device 16 comprises a temperature control device designed as a heat exchanger 38 and a gas mixing chamber 40 . The temperature control device 38 as well as the gas mixing chamber 40 are in a gas cycle 42 integrated, in the gas coming out of the process chamber 12 via the discharge opening 24 is discharged back to the feed openings 26th is circulated. Fluidically between the discharge opening 24 and feed openings 26th lie the temperature control device 38 as well as the gas mixing chamber 40 .

Die Gasmischkammer 40 ist mit mehreren Gasreservoirs 44 verbunden. Über eine Regeleinrichtung 46 und entsprechende Ventileinrichtungen 48 für die Gasreservoirs 44 kann die Zusammensetzung des zusätzlich zu dem zirkulierten Gas in die Gasmischkammer 40 eingespeisten Gases eingestellt werden.The gas mixing chamber 40 is with multiple gas reservoirs 44 connected. Via a control device 46 and corresponding valve devices 48 for the gas reservoirs 44 can be the composition of the gas in addition to the circulated gas in the gas mixing chamber 40 fed gas can be adjusted.

Im Bereich der Zuführöffnungen 26 ist weiter ein Gassensor 50 angeordnet, der die Zusammensetzung des in die Prozesskammer 12 eingeleiteten Gases messen kann und mit der Regeleinrichtung 46 verbunden ist. Die Regeleinrichtung 46 ist weiter mit der Temperiereinrichtung 38 sowie mit dem Temperatursensor 22 verbunden. Über eine entsprechende Verbindung mit Einlassventilen 52 kann bei Bedarf Gas aus dem Gaskreislauf 42 in einstellbarer Menge der Prozesskammer 12 zugeführt werden. Die jeweiligen Mengen an Gas, die den Zuführöffnungen 46 zugeführt werden sind dabei individuell einstellbar.In the area of the feed openings 26th is also a gas sensor 50 arranged, the composition of the in the process chamber 12 can measure introduced gas and with the control device 46 connected is. The control device 46 continues with the temperature control device 38 as well as with the temperature sensor 22nd connected. Via a corresponding connection with inlet valves 52 can take gas from the gas cycle if required 42 in an adjustable amount of the process chamber 12 are fed. The respective amounts of gas that the feed openings 46 are individually adjustable.

Gas, das aus der Prozesskammer 12 abgesaugt wird, (über die Abführöffnung 24) wird zunächst einer Filtereinrichtung 54 zugeführt und nach dieser der Temperiereinrichtung 38 und anschließend durch die Gasmischkammer 40 hindurch zurück zu den Zuführöffnungen 26 geführt.Gas coming out of the process chamber 12 is sucked off, (via the discharge opening 24 ) is first a filter device 54 and after this the temperature control device 38 and then through the gas mixing chamber 40 through back to the feed openings 26th guided.

Die Regeleinrichtung 46 ist über entsprechende Datenleitungen 56 mit den Sensoren bzw. Ventileinrichtungen 48, 52 sowie der Temperiereinrichtung 38 verbunden. Pfeile 58 illustrieren die Flussrichtung des Gases im Gaskreislauf 42. Um den Verlust an Gas aus der Prozesskammer 12 möglichst gering zu halten ist auf der der Strahlungsquelle 18 gegenüberliegend angeordneten Seite der Transporteinrichtung 14 ebenfalls ein Teil eines Gehäuses 60 angeordnet.The control device 46 is via appropriate data lines 56 with the sensors or valve devices 48 , 52 as well as the temperature control device 38 connected. Arrows 58 illustrate the direction of flow of the gas in the gas circuit 42 . About the loss of gas from the process chamber 12 The radiation source should be kept as low as possible 18th opposite side of the transport device 14th also part of a housing 60 arranged.

In 2 ist die Bestrahlungsvorrichtung 10 in einem Betriebszustand gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren gezeigt. Dabei wird die UV Strahlungsquelle 18 konvektiv gekühlt. Beim Blick entlang der Längsrichtung L wird dabei die Strömung des zur Kühlung verwendeten Gases bezüglich einer Achse 62, die orthogonal zur Transportrichtung T und durch eine Mitte 64 der UV Strahlungsquelle 18 läuft, asymmetrisch um die UV Strahlungsquelle 18 geführt. Mit anderen Worten, die Strömungsverhältnisse um die Strahlungsquelle 18 herum sind auf der in Transportrichtung T vor der Achse 62 liegenden Seite anders ausgebildet als auf der in Transportrichtung T nach der Achse 62 angeordneten Seite. Dies wird im vorliegenden Beispiel dadurch erreicht, dass die Zuführöffnung 26 auf der Auslassseite, also in Transportrichtung T hinter der Strahlungsquelle 18, einen geringeren Volumenstrom an Gas in die Prozesskammer 12 einführt als die Zuführöffnung 26, die auf der Einlassseite, also in Transportrichtung T vor der Strahlungsquelle 18, angeordnet ist.In 2 is the irradiation device 10 shown in an operating state according to the method according to the invention. The UV radiation source is used 18th convectively cooled. When looking along the longitudinal direction L, the flow of the gas used for cooling is relative to an axis 62 , the orthogonal to the transport direction T and through a middle 64 the UV radiation source 18th runs asymmetrically around the UV radiation source 18th guided. In other words, the flow conditions around the radiation source 18th around are on the in the direction of transport T in front of the axis 62 lying side different than on the one in the transport direction T after the axis 62 arranged page. In the present example, this is achieved in that the feed opening 26th on the outlet side, i.e. in the direction of transport T behind the radiation source 18th , a lower volume flow of gas into the process chamber 12 as the feed port 26th on the inlet side, i.e. in the transport direction T in front of the radiation source 18th , is arranged.

In 3 ist eine erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung 10 in einem Betriebszustand gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren gezeigt. Dabei wird die UV Strahlungsquelle 18 konvektiv gekühlt. Die asymmetrischen Strömungsverhältnisse werden in diesem Beispiel dadurch erreicht, dass die Zuführöffnungen 26 auf der Auslassseite und der Einlassseite unterschiedliche Strömungsquerschnitte aufweisen. Die Zuführöffnungen 26 in Transportrichtung T hinter der Strahlungsquelle 18 weist einen größeren Strömungsquerschnitt auf und führen entsprechend einen größeren Volumenstrom an Gas in die Prozesskammer 12 ein. Entsprechend ist beim Blick entlang der Längsrichtung L die Anordnung der Zuführöffnungen 26 bezüglich der Achse 62, die orthogonal zur Transportrichtung T und durch die Mitte der UV Strahlungsquelle 18 läuft (in 3 jedoch nicht nochmal eingezeichnet ist), asymmetrisch.In 3 is an irradiation device according to the invention 10 shown in an operating state according to the method according to the invention. The UV radiation source is used 18th convectively cooled. In this example, the asymmetrical flow conditions are achieved in that the feed openings 26th have different flow cross-sections on the outlet side and the inlet side. The feed openings 26th in transport direction T behind the radiation source 18th has a larger flow cross-section and accordingly lead a larger volume flow of gas into the process chamber 12 on. The arrangement of the feed openings is corresponding when looking along the longitudinal direction L 26th with respect to the axis 62 , the orthogonal to the transport direction T and through the center of the UV radiation source 18th running (in 3 but is not drawn again), asymmetrical.

In 4 ist eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung 10 illustriert. Die Variante von 4 weist zusätzliche Zuführöffnungen 26 im Bereich der Gasbarrieren 28 auf. Diese zusätzlichen Zuführöffnungen 26 werden ebenso über den Gaskreislauf 42 gespeist.In 4th is a further variant of an irradiation device according to the invention 10 illustrated. The variant of 4th has additional feed openings 26th in the area of gas barriers 28 on. These additional feed openings 26th are also via the gas cycle 42 fed.

In 5 ist ein Teilbereich um die Prozesskammer 12 einer weiteren erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung 10 illustriert. Die beiden direkt im Bereich der Prozesskammer 12 angeordneten Zuführöffnungen 26, die in Transportrichtung gesehen vor und nach der Strahlungsquelle 18 angeordnet sind, sind auf unterschiedlichen Höhen zwischen der Strahlungsquelle 18 und der Transportvorrichtungen 14 bzw. den Substraten 32 angeordnet. Hierdurch entsteht bezüglich der Achse 62 ein asymmetrisches Strömungsprofil um die Strahlungsquelle 18, auch wenn die beiden Zuführöffnungen 26 mit gleichen Volumenströmen an Gas beaufschlagt werden.In 5 is a sub-area around the process chamber 12 another irradiation device according to the invention 10 illustrated. The two directly in the area of the process chamber 12 arranged feed openings 26th seen in the transport direction before and after the radiation source 18th are arranged are at different heights between the radiation source 18th and the transport devices 14th or the substrates 32 arranged. This results in relation to the axis 62 an asymmetrical flow profile around the radiation source 18th even if the two feed openings 26th are charged with the same volume flows of gas.

Die 6 zeigt eine alternative Ausbildung des Teilbereichs um die Prozesskammer 12 herum, ähnlich zu 5. Dabei ist die Asymmetrie des Strömungsprofils jedoch noch dadurch verstärkt, dass die Abführöffnung 24 gegenüber der Mitte 64 der Strahlungsquelle 18 zur Eingangsseite hin versetzt ist bzw. in Transportrichtung gesehen vor der Mitte 64 der Strahlungsquelle 18 angeordnet ist.The 6th shows an alternative design of the sub-area around the process chamber 12 around, similar to 5 . The asymmetry of the flow profile is increased by the fact that the discharge opening 24 opposite the center 64 the radiation source 18th is offset towards the input side or in front of the center as seen in the transport direction 64 the radiation source 18th is arranged.

Claims (19)

Bestrahlungsvorrichtung (10) zur Bestrahlung von Substraten (32), mit einer Prozesskammer (12) in der eine stabartig ausgebildete UV Strahlungsquelle (18) zur Bestrahlung von Substraten (32) angeordnet ist, wobei die Bestrahlungsvorrichtung (10) eine Transporteinrichtung (14) zum Transport der Substrate (32) entlang einer Transportrichtung (T) durch die Prozesskammer (12) umfasst, wobei die Bestrahlungsvorrichtung (10) ein Gehäuse (60) umfasst in dem die UV Strahlungsquelle (18) angeordnet ist, wobei die UV Strahlungsquelle (18) in dem Gehäuse (60) entlang einer Längsrichtung (L) ausgerichtet ist, wobei die Prozesskammer (12) zwischen Gehäuse (60) und Transporteinrichtung (14) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlungsvorrichtung (10) eine konvektive Kühleinrichtung (16) umfasst, wobei die Kühleinrichtung (16) wenigstens zwei Zuführöffnungen (26) für in die Prozesskammer (12) einzuleitendes Gas umfasst und wenigstens eine Abführöffnung (24) für aus der Prozesskammer (12) abzuführendes Gas, wobei beim Blick entlang der Längsrichtung (L) die Anordnung der Abführöffnung (24) und der Zuführöffnungen (26) bezüglich einer Achse (62), die orthogonal zur Transportrichtung (T) und durch die Mitte (64) der UV Strahlungsquelle (18) läuft, asymmetrisch ist.Irradiation device (10) for irradiating substrates (32), with a process chamber (12) in which a rod-like UV radiation source (18) for irradiating substrates (32) is arranged, the irradiation device (10) having a transport device (14) for Transport of the substrates (32) along a transport direction (T) through the process chamber (12), the irradiation device (10) comprising a housing (60) in which the UV radiation source (18) is arranged, the UV radiation source (18) is aligned in the housing (60) along a longitudinal direction (L), the process chamber (12) being formed between the housing (60) and the transport device (14), characterized in that the irradiation device (10) comprises a convective cooling device (16) , wherein the cooling device (16) comprises at least two supply openings (26) for gas to be introduced into the process chamber (12) and at least one discharge opening (24) for from the process chamber ( 12) gas to be discharged, whereby when looking along the longitudinal direction (L) the arrangement of the discharge opening (24) and the supply openings (26) with respect to an axis (62) that is orthogonal to the transport direction (T) and through the center (64) of the UV Radiation source (18) runs, is asymmetrical. Bestrahlungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei beim Blick entlang der Längsrichtung (L) wenigstens eine Zuführöffnung (26) auf einer Höhe zwischen UV Strahlungsquelle (18) und einer Substratauflagefläche der Transporteinrichtung (14) angeordnet ist.Irradiation device (10) after Claim 1 , wherein when looking along the longitudinal direction (L) at least one feed opening (26) is arranged at a level between the UV radiation source (18) and a substrate support surface of the transport device (14). Bestrahlungsvorrichtung (10) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei je wenigstens eine Zuführöffnung (26) in Transportrichtung (T) vor und nach der Strahlungsquelle (18) angeordnet ist.Irradiation device (10) according to one of the preceding claims, wherein in each case at least one feed opening (26) is arranged in the transport direction (T) before and after the radiation source (18). Bestrahlungsvorrichtung (10) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei beim Blick entlang der Längsrichtung (L) die Abführöffnung (24) auf einer der Substratauflagefläche gegenüberliegend angeordneten Seite der UV Strahlungsquelle (18) angeordnet ist.Irradiation device (10) according to one of the preceding claims, wherein when looking along the longitudinal direction (L) the discharge opening (24) is arranged on a side of the UV radiation source (18) arranged opposite the substrate support surface. Bestrahlungsvorrichtung (10) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Bestrahlungsvorrichtung (10) je eine Gasbarriere (28) in Transportrichtung (T) vor und nach der UV Strahlungsquelle (18) aufweist, um ein Entweichen des in die Prozesskammer (12) eingeleiteten Gases zu minimieren.Irradiation device (10) according to one of the preceding claims, wherein the irradiation device (10) each has a gas barrier (28) in the transport direction (T) before and after the UV radiation source (18) in order to prevent the gas introduced into the process chamber (12) from escaping to minimize. Bestrahlungsvorrichtung (10) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Bestrahlungsvorrichtung (10) eine Gasmischkammer (40) aufweist, in die über mehrere Gaszuleitungen verschiedene Gase leitbar sind, die in der Gasmischkammer (40) mischbar und der Kühleinrichtung (16) zuführbar sind.Irradiation device (10) according to one of the preceding claims, wherein the irradiation device (10) has a gas mixing chamber (40) into which various gases can be conducted via several gas supply lines, which can be mixed in the gas mixing chamber (40) and fed to the cooling device (16). Bestrahlungsvorrichtung (10) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Kühleinrichtung (16) derart ausgebildet ist, dass sie einen Gaskreislauf (42) umfasst, über den Gas, das über die Abführöffnung aus der Prozesskammer (12) abgeführt wurde, den Zuführöffnungen (26) wieder zugeführt werden kann.Irradiation device (10) according to one of the preceding claims, wherein the cooling device (16) is designed in such a way that it comprises a gas circuit (42) via the gas that has been discharged from the process chamber (12) via the discharge opening, the supply openings (26) ) can be supplied again. Bestrahlungsvorrichtung (10) nach dem vorigen Anspruch, wobei der Gaskreislauf eine Temperiereinrichtung (38) umfasst, um die Temperatur des abgeführten Gases einzustellen bevor es über die Zuführöffnungen (26) wieder der Prozesskammer (12) zugeführt wird, insbesondere wobei die Bestrahlungsvorrichtung (10) weiter eine Regeleinrichtung (46) umfasst, die eingerichtet ist, um über die Temperiereinrichtung (38) die Temperatur des über die Zuführöffnungen (26) zugeführten Gases zu regeln.Irradiation device (10) according to the preceding claim, wherein the gas circuit comprises a temperature control device (38) in order to set the temperature of the discharged gas before it is fed back to the process chamber (12) via the feed openings (26), in particular wherein the irradiation device (10) further comprises a control device (46) which is set up to control the temperature of the gas supplied via the supply openings (26) via the temperature control device (38). Bestrahlungsvorrichtung (10) nach einem der vorigen beiden Ansprüche, wobei der Gaskreislauf (42) eine Messeinrichtung (50) zum Bestimmen einer Konzentration einer der Gaskomponenten umfasst, insbesondere wobei die Bestrahlungsvorrichtung (10) weiter eine Regeleinrichtung (46) umfasst, die eingerichtet ist, um die Zusammensetzung des über die Zuführöffnungen (26) zugeführten Gases zu regeln.Irradiation device (10) according to one of the preceding two claims, wherein the gas circuit (42) comprises a measuring device (50) for determining a concentration of one of the gas components, in particular wherein the irradiation device (10) further comprises a control device (46) which is set up in order to regulate the composition of the gas fed in via the feed openings (26). Verfahren zum Betrieb einer Bestrahlungsvorrichtung (10) zur Bestrahlung von Substraten (32) mittels einer in einer Prozesskammer (12) angeordneten stabartig ausgebildeten und entlang einer Längsrichtung (L) ausgerichteten UV Strahlungsquelle (18), wobei die Substrate (32) mittels einer Transporteinrichtung (14) entlang einer Transportrichtung (T) durch die Prozesskammer (12) bewegt werden, wobei die Längsrichtung (L), entlang derer die UV Strahlungsquelle (18) ausgerichtet ist, orthogonal zur Transportrichtung (T) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die UV Strahlungsquelle (18) konvektiv gekühlt wird, wobei beim Blick entlang der Längsrichtung (L) die Strömung des zur Kühlung verwendeten Gases bezüglich einer Achse, die orthogonal zur Transportrichtung (T) und durch die Mitte der UV Strahlungsquelle (18) läuft, asymmetrisch um die UV Strahlungsquelle (18) geführt wird.A method for operating an irradiation device (10) for irradiating substrates (32) by means of a rod-like UV radiation source (18) arranged in a process chamber (12) and aligned along a longitudinal direction (L), the substrates (32) being transported by means of a transport device ( 14) are moved along a transport direction (T) through the process chamber (12), the longitudinal direction (L), along which the UV radiation source (18) is aligned, runs orthogonally to the transport direction (T), characterized in that the UV radiation source (18) is convectively cooled, the flow of the gas used for cooling when looking along the longitudinal direction (L) with respect to an axis that runs orthogonally to the transport direction (T) and through the center of the UV radiation source (18), asymmetrically around the UV Radiation source (18) is guided. Verfahren nach Anspruch 10, wobei beim Blick entlang der Längsrichtung (L) der UV Strahlungsquelle (18) wenigstens ein Teil des zur Kühlung verwendeten Gases auf Höhe zwischen der UV Strahlungsquelle (18) und dem Substrat (32) zugeführt wird.Procedure according to Claim 10 , wherein when looking along the longitudinal direction (L) of the UV radiation source (18) at least part of the gas used for cooling is supplied at the level between the UV radiation source (18) and the substrate (32). Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei beim Blick entlang der Längsrichtung (L) der UV Strahlungsquelle (18) wenigstens ein Teil des zur Kühlung verwendeten Gases auf einer dem Substrat (32) abgewandten Seite der UV Strahlungsquelle (18) abgesaugt wird.Procedure according to Claim 10 or 11 , wherein when looking along the longitudinal direction (L) of the UV radiation source (18) at least part of the gas used for cooling is sucked off on a side of the UV radiation source (18) facing away from the substrate (32). Verfahren nach einem der vorigen Verfahrensansprüche, wobei Gas im Bereich einer Gasbarriere (28) in Transportrichtung (T) vor und nach der UV Strahlungsquelle (18) zugeführt wird.Method according to one of the preceding method claims, gas being supplied in the region of a gas barrier (28) in the transport direction (T) before and after the UV radiation source (18). Verfahren nach einem der vorigen Verfahrensansprüche, wobei Gas, das aus der Prozesskammer (12) abgeführt wird gekühlt und/oder in seiner Zusammensetzung verändert und der Prozesskammer (12) wieder zugeführt wird.Method according to one of the preceding method claims, wherein gas that is discharged from the process chamber (12) is cooled and / or its composition is changed and fed back to the process chamber (12). Verfahren nach einem der vorigen Verfahrensansprüche, wobei das aus der Prozesskammer (12) abgeführte Gas bzgl. seiner Zusammensetzung analysiert wird und insbesondere die Zusammensetzung der Atmosphäre in der Prozesskammer (12) durch Zuführung von Gaskomponenten in das aus der Prozesskammer (12) stammende Gas und Rückführung des Gases in die Prozesskammer (12) geregelt wird, insbesondere wobei ein Sauerstoffgehalt in der Prozesskammer geregelt wird.Method according to one of the preceding method claims, wherein the gas discharged from the process chamber (12) is analyzed with regard to its composition and in particular the composition of the atmosphere in the process chamber (12) by feeding gas components into the gas coming from the process chamber (12) Return of the gas into the process chamber (12) is regulated, in particular with an oxygen content in the process chamber being regulated. Verfahren nach einem der vorigen Verfahrensansprüche, wobei das in die Prozesskammer (12) geführte Gas in einer asymmetrischen laminaren Strömung oder in einer turbulenten Strömung um die UV Strahlungsquelle (18) geführt wird.Method according to one of the preceding method claims, wherein the gas fed into the process chamber (12) is guided in an asymmetrical laminar flow or in a turbulent flow around the UV radiation source (18). Verfahren nach einem der vorigen Verfahrensansprüche, wobei das der Prozesskammer (12) zugeführte Gas überwiegend ein Inertgas, insbesondere Stickstoff, ist.Method according to one of the preceding method claims, wherein the gas fed to the process chamber (12) is predominantly an inert gas, in particular nitrogen. Verfahren nach einem der vorigen Verfahrensansprüche, wobei dem Gas, das der Prozesskammer (12) zugeführt wird, ein konstanter oder geregelter Reaktivanteil, der insbesondere aus Sauerstoff und/oder Wasserdampf besteht, beigemischt wird, insbesondere wobei der Gehalt an Sauerstoff und/oder Wasserdampf in der Prozesskammer (12) geregelt wird.Method according to one of the preceding method claims, wherein the gas that is fed to the process chamber (12) is admixed with a constant or regulated reactive component, which consists in particular of oxygen and / or water vapor, in particular wherein the content of oxygen and / or water vapor is in the process chamber (12) is regulated. Verfahren nach einem der vorigen Verfahrensansprüche, wobei die Prozesskammer (12) derart mit Gas beaufschlagt wird, dass in der Prozesskammer (12) ein Überdruck herrscht.Method according to one of the preceding method claims, the process chamber (12) being acted upon with gas in such a way that an overpressure prevails in the process chamber (12).
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