DE19544677C2 - Verfahren zum Reinigen von scheibenförmigen Substraten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von auf einem scheibenförmigen Substrat vorhandenen Verunrei­ nigungen, bei dem die Substrate auf einem Drehteller auf­ gelegt und in Drehung versetzt werden, wobei man auf das rotierende Substrat eine Reinigungsflüssigkeit sprüht und diese mit einer Bürste von dem Substrat entfernt und bei dem die Substrate zur Herstellung von Mastern für die Fertigung scheibenförmiger, optisch auslesbarer Infor­ mationsträger, insbesondere Compact Disks dienen. Ein Verfahren der vorstehenden Art ist Gegenstand der US 5,375,291.

Vor dem Beschichten von Substraten ist es unerläßlich, diese sorgfältig zu reinigen und zu trocknen. Hierzu wer­ den gemäß der genannten US 5,375,291 die meist aus Glas bestehenden Substrate auf einen Drehteller einer Zentri­ fuge gelegt. Während sie anschließend mit hoher Geschwin­ digkeit rotieren, wird eine Reinigungsflüssigkeit mittels einer Düse auf das Substrat gespritzt und gleichzeitig mit einer rotierenden Bürste Schmutz vom Substrat entfernt. Wenn auf den Substraten als Verunreinigungen Feststoffe vorhanden sind, dann gelangen diese in der Zentrifuge zwischen die Borsten der Bürste und werden durch die Rotationsbewegung der Bürste immer wieder über das jeweilige Substrat bewegt. Das kann dazu führen, daß alle nachfolgenden Substrate beschädigt und dadurch unbrauchbar werden. Zusätzlich besteht die Gefahr, daß von einem Substrat entfernte und in die Bürste gelangte Verunreinigungen das nachfolgende Substrat verschmutzen.

Um diese Nachteile zu vermeiden, werden derzeit die Substrate visuell kontrolliert, bevor man sie zum Zwecke der Reinigung der Reinigungszentrifuge zuführt. Dadurch kann man die Gefahr einer Verschmutzung der Bürste ver­ mindern. Die visuelle Kontrolle ist jedoch zeitaufwendig, und ihre Wirksamkeit hängt von der Sorgfalt der diese Kontrolle durchführenden Person ab. Weiterhin sind hier­ bei nur relativ grobe Verunreinigungen zu erkennen.

Wie die JP 7-283180 (A) zeigt, ist es zum Reinigen von Substraten auch bekannt, einen Schwenkarm, welcher eine Bürste und eine Düse für Reinigungsflüssigkeit trägt, in eine vom Substrat entfernte Position zu schwenken.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zum Reinigen von Substraten zu entwickeln, welches eine gründliche Reinigungswirkung hat und bei dem auf den Substraten befindliche Verunreinigungen die Bürste nicht verschmutzen.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einer ersten Stufe die Reinigungsflüssigkeit bei vom Substrat entfernter Bürste mit Hochdruck (20-150 bar) auf die Substrate gesprüht wird und anschließend in einer zweiten Stufe mittels der Bürste unter Zugabe weiterer Reinigungsflüssigkeit unter Bildung eines engen Spaltes ohne Berührung des Substrates durch die Bürste entfernt wird.

Es hat sich gezeigt, daß bei dieser zweistufigen Vorge­ hensweise Verunreinigungen auf den Substraten zuverlässig entfernt werden können, ohne daß die Bürste hierzu mit ihren Borsten die Substrate berühren muß. Dadurch wird verhindert, daß die Bürste durch an ihr anhaftende Verun­ reinigungen die Substrate beschädigen kann. Dank der Er­ findung kann man auf eine visuelle Kontrolle der Sub­ strate und Selektieren besonders verunreinigter Substrate verzichten, so daß das erfindungsgemäße Verfahren we­ sentlich schneller und ohne besondere Anforderungen an die Sorgfalt der Bedienperson durchgeführt werden kann. Da die Bürste die Substrate nicht mehr berührt, ist die Gefahr einer Beschädigung der Substrate durch an der Bür­ ste haftende Verunreinigungen nicht mehr vorhanden. Zu­ sätzlich hat sich gezeigt, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Verunreinigungen seltener oder gar nicht an der Bürste hängenbleiben. Der geringe Spalt zwischen Bürste und Substrat führt zu extrem hohen Fließgeschwindigkeiten der Reinigungsflüssigkeit, so daß eine geringe Flüs­ sigkeitsmenge ausreicht, um die zuvor gelösten Verunrei­ nigungen wegzuspülen und wegzubürsten.

Das Verfahren nach der Erfindung arbeitet derart wir­ kungsvoll, daß es genügt, wenn als Reinigungsflüssigkeit in beiden Stufen Wasser verwendet wird.

Die Reinigungswirkung läßt sich jedoch mit geringem Auf­ wand erhöhen, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfin­ dung als Reinigungsflüssigkeit in der ersten Stufe ioni­ siertes Wasser verwendet wird.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens er­ forderliche Vorrichtung kann besonders einfach ausgebil­ det werden, wenn in der ersten Stufe eine die Reinigungs­ flüssigkeit zuführende, senkrecht auf das Substrat ge­ richtete Düse radial zum Substrat mit einem auf die Dreh­ geschwindigkeit des Substrates abgestimmten Vorschub so bewegt wird, daß der auftreffende Wasserstrahl auf dem Substrat eine sich überlappende Spirale bildet.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn während der Reinigung eine größere Menge Reinigungsflüssigkeit auf dem Substrat verbleibt. Ein unerwünschtes Abschleu­ dern von Reinigungsflüssigkeit vor oder während der zwei­ ten Stufe läßt sich dadurch verhindern, daß der Drehtel­ ler während der beiden Stufen mit einer Drehzahl von etwa 100 U/min rotiert.

Ein gleichmäßiges Trocknen der Substrate ist dadurch mit geringem Aufwand möglich, daß sich den beiden Reinigungs­ stufen eine Trocknungsstufe durch Abschleudern der Reini­ gungsflüssigkeit bei etwa 2000-3000 U/min anschließt.

Die Trocknungszeit kann verkürzt werden, indem gemäß ei­ ner anderen Weiterbildung des Verfahrens während des Ab­ schleuderns eine Stickstoffströmung über die Oberfläche des Substrates hinweg geführt wird.

Die Bürste erzeugt eine besonders intensive Wirbelbildung in der auf dem Substrat befindlichen Flüssigkeitsschicht und fegt diese mit den Verunreinigungen davon, wenn die Bürste mit einer höheren Umfangsgeschwindigkeit als das unter ihr rotierende Substrat und im gleichen Drehsinn wie die Drehrichtung des ihr gegenüberliegenden Substra­ tes rotiert.

Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung wird nachfol­ gend auf die Zeichnung Bezug genommen. Diese zeigt einen Drehteller 1, auf welchem ein zu reinigendes Substrat 2 aufliegt. Der Drehteller 1 rotiert während der Reinigung zunächst mit etwa 100 U/min. Oberhalb des Drehtellers 1 ist eine Düse 3 dargestellt, welche geringen Abstand vom Substrat 2 hat und aus der mit hohem Druck in der Größen­ ordnung von 20 bis 150 bar eine Reinigungsflüssigkeit auf das Substrat 1 gelangt. Hierbei bewegt sich die Düse 3 gleichmäßig mit einer solchen auf die Umdrehung des Dreh­ tellers 1 abgestimmten Geschwindigkeit von außen nach in­ nen, daß die auftreffende Reinigungsflüssigkeit auf dem Substrat eine Spirale durchläuft, deren Randbereiche sich überlappen.

Nach der durch das Aufbringen der Reinigungsflüssigkeit mittels der Düse 3 gekennzeichneten ersten Reinigungs­ stufe schwenkt eine Bürste 4 derart über das Substrat 2, daß zwischen ihren Borsten und der Oberfläche des Substrates noch ein geringer Spalt verbleibt. Diese Bür­ ste 4 wird mittels eines Motors 5 derart in Rotation ver­ setzt, daß sie eine größere und gleichgerichtete Umfangs­ geschwindigkeit hat als das Substrat 2, welches bei die­ ser zweiten Reinigungsstufe ebenfalls mit etwa 100 U/min rotiert. Die Bürste 4 hat übliche, nicht dargestellte Flüssigkeitsauslaßöffnungen, aus denen während ihres Ar­ beitens Reinigungsflüssigkeit auf das Substrat 2 fließt.

Im Anschluß an die zweite Stufe, in welcher ein Reinigen durch Bürsten erfolgt, wird zum Trocknen des Substrats die auf ihm vorhandene Flüssigkeit durch Rotation des Drehtellers 1 mit 2000-3000 U/min abgeschleudert. Dabei kann man zugleich eine Stickstoffströmung über das Substrat 2 streichen lassen, um Feuchtigkeit abzutrans­ portieren.

Claims (8)

1. Verfahren zum Entfernen von auf einem scheibenförmigen Substrat vorhandenen Verunreinigungen, bei dem die Substrate auf einem Drehteller aufgelegt und in Drehung versetzt werden, wobei man auf das rotierende Substrat eine Reinigungsflüssigkeit sprüht und diese mit einer Bürste von dem Substrat entfernt und bei dem die Substrate zur Herstellung von Mastern für die Fertigung scheibenförmiger, optisch auslesbarer Informationsträger, insbesondere Compact Disks dienen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in einer ersten Stufe die Reinigungsflüs­ sigkeit bei vom Substrat entfernter Bürste mit Hochdruck (20-150 bar) auf die Substrate gesprüht wird und an­ schließend in einer zweiten Stufe mittels der Bürste un­ ter Zugabe weiterer Reinigungsflüssigkeit unter Bildung eines engen Spaltes ohne Berührung des Substrates durch die Bürste entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Reinigungsflüssigkeit in beiden Stufen Wasser verwen­ det wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Reinigungsflüssigkeit in der ersten Stufe ionisiertes Wasser verwendet wird.

4. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Stufe eine die Reinigungsflüssigkeit zuführende, senkrecht auf das Substrat gerichtete Düse radial zum Substrat mit ei­ nem auf die Drehgeschwindigkeit des Substrates abge­ stimmten Vorschub so bewegt wird, daß der auftreffende Wasserstrahl auf dem Substrat eine sich überlappende Spirale bildet.

5. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehteller wäh­ rend der beiden Stufen mit einer Drehzahl von etwa 100 U/min rotiert.

6. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich den beiden Rei­ nigungsstufen eine Trocknungsstufe durch Abschleudern der Reinigungsflüssigkeit bei etwa 2000-3000 U/min an­ schließt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß während des Abschleuderns eine Stickstoffströmung über die Oberfläche des Substrates hinweggeführt wird.

8. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürste mit einer höheren Umfangsgeschwindigkeit als das unter ihr rotie­ rende Substrat und im gleichen Drehsinn wie die Drehrich­ tung des ihr gegenüberliegenden Substrates rotiert.