DE19600985A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Substraten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln von Substraten mit wenigstens einem Fluid in einer Prozeßkam­ mer. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf Verfahren zum Behandeln von Substraten.

Die Herstellung, insbesondere die photolithographische Herstellung von Anzeigeeinrichtungen, etwa Aktiv-Matrix- Displays, erfordert eine Vielzahl von Behandlungsschrit­ ten und -verfahren, wobei aus wirtschaftlichen und pro­ duktionstechnischen Gründen der Trend zu immer großflä­ chigeren Substraten, vorzugsweise Glasplatten, geht. Produktions-Einrichtungen und -Verfahren für Substratgrößen mit Kantenlängen von 550 × 650 mm sind bereits im Einsatz. Die Verfahrensschritte zur Herstellung von derartigen Displays umfassen im wesentlichen die Vorgänge "Reinigen", "Beschichten mit Dünnfilm", "Beschichten mit Photoresist", "Belichten", "Entwickeln", "Ätzen" und "Strippen". Der Prozeßablauf wird je nach dem Herstel­ lungsverfahren mehrere Male durchlaufen.

Bei den einzelnen, genannten Prozeßschritten werden ver­ schiedene Verfahren, sei es in Einzelsubstratverarbeitung oder in Kassettenverarbeitung, angewandt, wobei mit Aus­ nahme des Belichtungsvorgangs bei allen Prozeßschritten vornehmlich sogenannte Spin-Verfahren bzw. -anlagen zur Anwendung kommen, bei denen bzw. mit denen das Reini­ gungs-, Beschichtungs-, Entwicklungs- oder Ätzmedium auf das sich drehende Substrat aufgebracht bzw. abgeschleu­ dert wird. Das Spin-Verfahren ist historisch gesehen von den Halbleiter-Herstellungsverfahren her bekannt. Prin­ zipiell verläuft ein Prozeß in einer solchen Anlage im wesentlichen nach folgendem Schema ab:

• - Einlegen des Substrats (manuell oder per Roboter)
• - Besprühen des Substrats mittels einer Sprühdüse mit einem Fluid, z. B. Detergent, Entwickler, Ätzmedium und/oder Stripper bei gleichzeitiger Rotation des Substrats mit ca. 20 bis 100 U/Min;
• - Spülen mit deionisiertem Wasser bei ca. 60 bis 200 U/Min.;
• - Trocknen durch Trockenschleudern bei hoher Drehzahl von 1000 bis 2000 U/Min.; sowie
• - Herausnehmen des Substrats (manuell oder per Robo­ ter).

Derartige Spin-Verfahren weisen jedoch insbesondere im Zusammenhang mit der Behandlung von Substratgrößen von 550 × 650 mm Kantenlängen und größer folgende Nachteile mechanischer Art auf:

• - die zur Trocknung notwendigen hohen Drehzahlen füh­ ren zu hohen Umfangsgeschwindigkeiten, die wiederum zu einem erhöhten Materialstreß führen, der die Gefahr von Substratbeschädigungen und inneren Spannungen innerhalb des Substrats wesentlich erhöht;
• - für die Spin-Anlagen sind leistungsstarke Motoren mit entsprechend hohem Herstellungs- und Betrei­ beraufwand erforderlich;
• - der Flächenbedarf für derartige Spin-Anlagen, insbesondere bei Produktlinien mit Substratgrößen von 550 × 650 mm Kantenlängen, ist hoch, so daß dafür relativ große, kostenaufwendige Reinräume erforderlich sind;
• - hohe Durchsatzzahlen bei der Produktion können nur durch eine Vervielfachung der Anlagen erreicht werden, die prinzipiell nur nebeneinander angeordnet werden können. Dies führt zu einem weiteren hohen Flächenbedarf in Reinräumen.

Neben den genannten Schwierigkeiten mechanischer Art wei­ sen Spin-Verfahren weitere fertigungstechnische Nachteile auf. Bei Prozessen, etwa beim Ätzen oder Strippen, bei denen erhöhte Temperaturen erforderlich sind, ist es bei Spin-Anlagen schwierig, die notwendige Medientemperatur homogen auf dem Substrat zu erzeugen. Dabei können höhere Temperaturen nur durch einen erhöhten Medienauftrag und der damit erhöhten Wärmezufuhr erreicht werden. Dies führt jedoch bei den teuren Medien zu erheblich höheren Kosten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung und ein Verfahren zum Behandeln von Substraten mit wenigstens einem Fluid in einer Prozeßkammer zu schaffen bzw. anzugeben, die bzw. das die genannten Nachteile herkömmlicher Spin-Anlagen und -Verfahren nicht aufweist, die Materialbelastung der Substrate vermindert und kostengünstigere Produktionslinien ermöglicht.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine in der Prozeßkammer linear über das Substrat bewegbare Düseneinheit gelöst. Auf diese Weise ist ein Fluid- bzw. Medienauftrag für das Reinigen, das Beschichten, das Entwickeln, das Ätzen und/oder das Strippen von Sub­ straten sowie das Spülen der Substrate zwischen den ein­ zelnen Prozeßschritten ohne Rotation des Substrats mög­ lich, da der Fluidauftrag und das Entfernen von Fluids bei einer linearen Bewegung der Düseneinheit über das Substrat hinweg erfolgt. Dadurch ist eine mechanische Belastung des Substratmaterials ausgeschlossen. Weiterhin sind keine leistungsstarken Motoren wie bei herkömmlichen Spin-Verfahren erforderlich und auch der Flächenbedarf innerhalb der kostenaufwendigen Reinräume bleibt gering, da nicht mehr die Substratdiagonale für die Außenmaße der Anlagen, sondern wegen des Wegfalls der Rotation nur noch Länge und Breite des Substrats maßgebend sind. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber herkömmlichen Spin-Anlagen besteht auch darin, daß durch den Wegfall der Rotationsmotoren mehrere solcher Anlagen übereinander angeordnet werden können, wodurch auch bei hohen Durchsatzzahlen nur ein geringer Flächen- bzw. Raumbedarf in den teuren Reinräumen erforderlich ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist darüberhinaus den besonderen Vorteil auf, daß das Substrat aufgrund der Tatsache, daß es nicht gedreht wird, beispielsweise durch Auflage auf einer Heizplatte, sehr einfach und homogen aufheizbar ist, wodurch wesent­ lich bessere Fertigungsergebnisse erreicht werden können.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen genannt.

Vorzugsweise weist die Düseneinheit wenigstens eine Fluid-Auftragsdüse und/oder wenigstens eine Fluid-Absaug­ düse auf, wobei die Fluid-Auftragsdüse(n) vorzugsweise eine Flachstrahl-, Sprüh- und/oder Kapillardüse sein kann. Vorteilhaft ist es dabei auch, daß die Düsen Schlitzdüsen sind, die sich quer zur Bewegungsrichtung der Düseneinheit im wesentlichen über die gesamte Sub­ stratbreite erstrecken.

Insbesondere für den Spül- und/oder Trocknungsvorgang ist es vorteilhaft, wenn wenigstens eine Fluid-Auftragsdüse und/oder wenigstens eine Fluid-Absaugdüse in einem Winkel ungleich 90° zur Bewegungsrichtung der Düseneinheit ange­ ordnet ist. Das Spülfluid, etwa deionisiertes Wasser, oder das Trocknungsfluid, etwa Druckluft, Stickstoff oder mit Isopropanoldampf angereicherter Stickstoff gemäß dem Marangoni-Prinzip, wird dabei in Verfahrrichtung der Düseneinheit aufgebracht, aufgesprüht oder geblasen, wenn der Fluid-Auftrag durch entsprechende Ausrichtung der Düsen in einem Winkel von beispielsweise 45° in Verfahr­ richtung zur Bewegungsrichtung erfolgt. Insbesondere im Zusammenhang mit dem Trocknungsvorgang ist es dabei vorteilhaft, eine Saugdüse in einem Winkel von 90° zur Fluid-Auftrags- bzw. Blasdüse vorzusehen, die das von der Blasdüse geschobene Wasser absaugt und gegebenenfalls auch Sprühnebel verhindert.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens eine Fluid-Auftrags- und/oder Fluid-Absaugdüse zum Auftragen bzw. Absaugen unterschied­ licher Fluids vorgesehen. Auf diese Weise kann beispiels­ weise eine Fluid-Auftragsdüse sowohl für das Auftragen eines Behandlungsmediums, als auch für das Spülen mit deionisiertem Wasser oder auch für das Aufblasen von Trocknungsfluid verwendet werden. Entsprechend kann ein und dieselbe Fluid-Absaugdüse zum Absaugen eines ver­ brauchten Mediums, zum Absaugen von Spülfluid, etwa Spülwasser, oder zum Absaugen von Trocknungsgasen, ver­ wendet werden. Zu diesem Zwecke ist vorteilhafterweise vorzugsweise ein Umschaltventil in der Düseneinheit vorgesehen, mit dem die Umschaltung insbesondere der Fluid-Auftragsdüsen für unterschiedliche Fluid-Aufträge möglich ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Düseneinheit nicht nur wenigstens eine Fluid-Auftragsdüse, sondern eine bezüglich der Düseneinheit-Bewegungsrichtung dazu benachbarte Fluid- Absaugdüse auf. Dadurch ist es mit derselben Düseneinheit möglich, nicht nur Fluid aufzubringen, sondern auch abzusaugen, und zwar sowohl im Verlauf von mehreren Bewegungsabläufen als auch während desselben Bewegungs­ vorgangs der Düseneinheit. Befindet sich die Fluid- Absaugdüse in Bewegungsrichtung hinter der Fluid-Auf­ tragsdüse, so ist damit das Aufnehmen des zuvor aufge­ brachten Fluids, etwa des Spülfluids, von der Oberfläche des Substrats in einem Bewegungsablauf möglich. Gemäß der bereits erwähnten Ausführungsform ist es auch möglich, während desselben Bewegungsvorgangs der Düseneinheit etwa ein Trocknungsfluid in Bewegungsrichtung der Düseneinheit schräg auf das Substrat aufzublasen und danach sofort wieder während desselben Bewegungsvorgangs abzusaugen.

Das Absaugen insbesondere von verbrauchtem Medium nach dem Aufbringen desselben ist insbesondere dann vorteil­ haft, wenn in einem weiteren Bewegungsablauf erneut Fluid auf das Substrat aufgebracht werden soll. Das verbrauchte Fluid kann dabei während des Bewegungsvorgangs zum Auf­ bringen mittels einer nachfolgenden Absaugdüse oder in einem nachfolgenden Bewegungsablauf vor dem erneuten Aufbringen des Mediums mittels einer vor laufenden Absaug­ düse entfernt werden. Mit der erfindungsgemäßen linear bewegbaren Düseneinheit ist als Fluid vorzugsweise ein Behandlungsmedium, etwa zum Beschichten mit Dünnfilm oder mit Photoresist, zum Entwickeln, Ätzen oder Strippen, ein Spülfluid für das Reinigen der Substratoberfläche und/oder ein Trocknungsfluid, wie etwa Druckluft oder Stickstoff, aufbringbar.

Gemäß einer sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfin­ dung ist eine Antriebseinheit zur linearen Bewegung der Düseneinheit außerhalb der Prozeßkammer vorgesehen. Da bei den Behandlungsvorgängen in der Prozeßkammer korro­ sive Fluids verwendet werden, wird auf diese Weise eine Korrosion der Antriebselemente vermieden.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Antriebseinrichtung wenigstens eine Antriebs­ kette, die in wenigstens einem gegenüber dem Innern der Prozeßkammer abgeschlossenen, parallel über dem Substrat angeordneten Rohr verläuft. Dieses Rohr schützt die An­ triebseinrichtung bzw. deren Elemente ebenfalls gegenüber den in der Prozeßkammer applizierten aggressiven Medien.

Zur Verbindung der außerhalb der Prozeßkammer angeord­ neten Antriebseinheit ist vorzugsweise wenigstens ein Permanentmagnet vorgesehen, der mit der Düseneinheit eine magnetische Kopplung eingeht und diese zusammen mit der Antriebseinheit in der Prozeßkammer über das zu behan­ delnde Substrat hinweg linear bewegt.

Die jeweiligen Fluid-Auftrag- und Fluid-Absaugdüsen ste­ hen mit dem Außenraum bzw. entsprechenden Fluidbehältern und/oder Druck- bzw. Saugeinrichtungen über flexible Fluidleitungen, beispielsweise spiralförmige Schläuche, in Verbindung.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung beträgt der Abstand zwischen Düse(n)-Unterkante und Substratoberfläche 0,2 bis 2 mm. Dieser Abstandsbereich hat sich für den Medienauftrag, das Spülen und das Trock­ nen als besonders vorteilhaft erwiesen. Entsprechend den jeweiligen Erfordernissen ist es auch möglich, den Ab­ stand der einzelnen Düsen der Düseneinheit von der Sub­ stratoberfläche unterschiedlich zu wählen.

Gemäß einer sehr vorteilhaften Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Vorrichtung besteht die Prozeßkammer aus einem eine Substratauflage aufweisenden Unterteil und einem die Düseneinheit aufweisenden bzw. tragenden Oberteil, das etwa durch Anheben gegenüber dem Unterteil geöffnet werden kann. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besitzt das Oberteil auf seiner Unterseite Substratauflagepunkte zum Ablegen der Substrate auf die Substratauflage. Das Ablegen der Sub­ strate auf die Substratauflage erfolgt dabei beim Ab­ senken und Schließen des Oberteils selbsttätig, da sich die Substratauflagepunkte beim Absenken des Oberteils und Schließen der Prozeßkammer unter die Substratauf­ lagefläche absenken.

Die Substratauflage weist vorzugsweise eine Heizplatte aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit auf.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Heizplatte auf ihrer dem Substrat zugewandten Seite mit PTPE beschichtet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Heizplatte mittels eines Flächenheizelements, beispielsweise einer Heizfolie auf die gewünschte Tempe­ ratur aufgeheizt, wobei sich das Flächenheizelement vorzugsweise auf der dem Substrat abgewandten Seite der Heizplatte befindet.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung weist die Heizplatte zu deren Aufheizung oder auch Ab­ kühlung durch sie hindurchgehende Schleifen- oder meanderförmige Kanäle auf, durch die ein etwa mit einem Thermostaten auf eine gewünschte Temperatur gebrachtes Fluid hindurchgeleitet wird. Insbesondere dann, wenn Behandlungs-, Spül- oder Trocknungsprozesse mit Fluids unterschiedlicher Temperaturen, beispielsweise beim Spülen mit heißem deionisiertem Wasser vor einem kalten Behandlungsvorgang unmittelbar hintereinander durchgeführt werden, ist es auch vorteilhaft, die Heizplatte zusätz­ lich mit einer internen Kühlschlange zu versehen, um etwa im letzteren Falle während des Prozesses von Substrat zu Substrat eine Aufheizung der Platte und dadurch Prozeß­ ungleichmäßigkeiten zu verhindern.

Gemäß einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausfüh­ rungsform der Erfindung weist die Heizplatte auf der dem Substrat zugewandten Seite Öffnungen bzw. Nuten auf, in denen ein Unterdruck zur Fixierung des Substrats während des Behandlungsvorgangs aufrecht erhalten wird. Auf diese Weise ist eine sichere und zuverlässige Fixierung des Substrats auf der Substratauflagefläche mit einfachen Mitteln gewährleistet.

Damit das Substrat während des Behandlungsvorgangs nicht von der Unterseite her durch über die Unterdruck-Öffnun­ gen oder -nuten mit angesaugtem Fluid benetzt wird, ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform etwa im Bereich zwischen den Substratkanten und den Unter­ druck-Öffnungen bzw. -nuten ein umlaufender Spalt zum Einblasen eines Fluids, beispielsweise von Stickstoff oder gereinigter Druckluft vorgesehen. Der durch dieses Anblasen der Substratkante erzeugte, umlaufende Luft­ bzw. Stickstoffring verhindert eine Benetzung der Substrat-Unterseite durch Behandlungsfluids oder Spül­ fluids während der in der Prozeßkammer ablaufenden Prozesse.

Bei den erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind Motoren zur Rotation des Substrats nicht erforderlich. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es daher möglich, mehrere Prozeßkammern in einem Stapel überein­ ander anzuordnen und dadurch Reinraum-Fläche bzw. Volumen einzusparen. Daher können vorzugsweise drei bis fünf Prozeßkammern je nach Robby-Z-Achse und Kammernbauhöhe in einem Stapel zusammengefaßt werden. Sofern die einzelnen Prozeßschritte nicht ohnehin in ein und derselben Prozeß­ kammer durchgeführt werden, ist es vorteilhaft, dieselben Prozeßkammerausführungen für die Prozeßschritte Ent­ wickeln, Ätzen und Strippen vorzusehen und für den Reini­ gungsvorgang bzw. die Reinigungsvorgänge Prozeßkammern mit etwa doppelter Bauhöhe zu verwenden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist jede Prozeßkammer schubladenartig herausfahrbar, wodurch die Wartung und Bedienung erleichtert wird. Auch ist es vorteilhaft, wenn jede Kammer von vorn und von hinten beladbar ist, so daß dadurch eine Art Durchreiche realisiert wird.

Jede Prozeßkammer weist vorzugsweise eigene Steuer­ und/oder Bedienungseinrichtungen, wie Ventile, Control­ ler, Schrittmotorsteuerungen usw. auf, die die einzelnen Prozeßkammern jeweils autark machen und dadurch die Redundanz erhöht wird. Die Steuerung der Prozeßkammern sowie deren Düseneinheiten, Ventile, Heizeinrichtungen, Öffnungsmechanismen usw. sind entweder mittels eines der jeweiligen Prozeßkammer zugeordneten Rechners oder auch bei entsprechender Verkabelung mit einem zentralen Rech­ ner zentral durchführbar. Im ersteren Falle ist es vor­ teilhaft, einen zentralen Rechner nur für das Handling, zum Editieren von Prozeßprogrammen und zur Prozeß­ visualisierung vorzusehen, der zu diesem Zwecke über eine RS 232-Schnittstelle mit dem lokalen Prozeßkammer-Rechner verbunden ist.

Ein modularer Aufbau jeder Prozeßkammer ist dabei beson­ ders vorteilhaft, wobei unterhalb eines jeweiligen Prozeßkammerstapels ein Controller für die Temperatur, die Strömungssteuerung, die Motoren usw., jedoch kein separater Schaltschrank vorgesehen ist. Die Medienver­ sorgung erfolgt dabei über einen oder mehrere separate Module. Die Prozeßkammern bzw. die Prozeßkammerstapel sind hinsichtlich ihrer Größe, ihres Designs und ihrer Einbaumöglichkeiten zu den Hotplate (HP)-, Coolplate (CP)- und/oder HMDS-Modulen kompatibel, so daß dadurch ein gemischter und besonders kompakter Aufbau möglich wird.

Die gestellte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Behandlung von Substraten gelöst, bei dem eine Düsen­ einheit mit wenigstens einer Fluid-Auftragsdüse und/oder wenigstens einer Fluid-Saugdüse in einer Prozeßkammer linear über wenigstens ein Substrat geführt wird. Die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ge­ nannten Vorteile gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Verfahrens wird ein Behandlungsfluid während der Linearbewegung der Düseneinheit über das Substrat hinweg auf dieses aufgebracht. Vorteilhafterweise wird dabei das verbrauchte Behandlungsfluid während der Linearbewegung der Düseneinheit über das Substrat hinweg abgesaugt, wo­ bei dies im gleichen oder nachfolgenden Bewegungsvorgang der Düseneinheit erfolgt.

Für den Spülvorgang wird die Substratoberfläche vorzugs­ weise mit einem Spülmedium während der Linearbewegung der Düseneinheit über das Substrat hinweg besprüht und damit gespült. Sehr vorteilhaft ist es dabei, wenn das Spül­ fluid nach denk Aufsprühen mit einer Fluid-Absaugdüsen während der Linearbewegung der Düseneinheit über das Substrat hinweg abgesaugt wird, wobei der Absaugvorgang auch unmittelbar während desselben Bewegungsablaufs der Düseneinheit für das Aufsprühen des Spülmediums erfolgen kann.

Für den Trocknungsvorgang, insbesondere nach dem Spül­ vorgang, wird die gespülte Substratoberfläche durch Aufbringen eines Trocknungsfluids, vorzugsweise von Druckluft, von Stickstoff oder mit Isopropanol-Dampf angereichertem Stickstoff während der Linearbewegung der Düseneinheit über das Substrat hinweg getrocknet. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Trocknungsfluid in Verfahr­ richtung der Düseneinheit schräg auf die Substratober­ fläche geblasen und vorteilhafterweise mit einer ent­ sprechenden Trocknungsfluid-Saugdüse abgesaugt wird.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf eine schematische Darstellung anhand eines Ausführungsbei­ spiels erläutert.

Die Figur zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch einen Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung in rein schematischer Darstellung. Eine Prozeßkammer 1 besteht aus einem Unterteil 2 und einem Oberteil 3. Das Oberteil 3 ist zum Öffnen und Beschicken der Prozeßkammer 1 anhebbar. Im geschlossenen Zustand wird die Prozeß­ kammer zwischen Ober- und Unterteil 2, 3 mittels einer Dichtung 4 nach außen abgedichtet. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, besteht das Unterteil 2 aus einer Kunst­ stoff- oder Edelstahlwanne 5 mit einer Abflußöffnung 6 für verbrauchte und nicht abgesaugte Fluids. In der Wanne 5 ist mit Schrauben 8 eine Substratauflage in Form einer Heizplatte 7 befestigt, die auf ihrer Unterseite eine Heizfolie 9 und auf ihrer Oberseite vorzugsweise eine PTPE-Beschichtung 10 aufweist. Auf der Oberseite der Heizplatte 7 befindet sich eine im wesentlichen um den gesamten Umfang verlaufende Nut 11, die über einen Kanal 12 mit einer Unterdruck-Leitung 13 verbunden ist, so daß in der Nut 11 ein Unterdruck ausgebildet werden kann, der ein Substrat 14 auf der Oberfläche der Heizplatte 7 in seiner Lage fixiert.

Im Bereich zwischen der Nut 11 und der Außenkante 15 der Heizplatte 7 befindet sich ein weiterer Spalt 16, der um den gesamten Umfang der Heizplatte 7 herumführt und in den über einen Kanal 17 und eine Rohrleitung 18 ein Fluid, vorzugsweise gereinigte Druckluft oder Stickstoff, auf die Unterseite des Substrats 14 in deren Kantennähe geblasen wird.

Der Oberteil 3 der Prozeßkammer 1 weist mindestens zwei parallel zueinander und zur Oberfläche der Heizplatte 7 verlaufende Rohre 20 auf, von denen in der Schnittdar­ stellung nur eines zu sehen ist. Die Rohre 20 bestehen aus einem korrosionsbeständigen Material und schließen den Rohrinnenraum hermetisch ab, in dem eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung in Form einer Antriebs­ kette verläuft und über wenigstens einen Permanentmag­ neten eine Düseneinheit 21 parallel zur Oberfläche der Heizplatte 7 hinweg über das auf der Heizplatte 7 lie­ gende Substrat 14 bewegt.

Die Düseneinheit 21 weist Düsen 22, 23, 24, 25, 26 auf, die vorzugsweise in Form von Schlitzdüsen ausgebildet und zum Auftragen und Absaugen von Fluid vorgesehen sind. Auf der Oberseite der Düseneinheit 21 sind dafür schlangen­ förmige Leitungen 27 vorgesehen, die den jeweiligen Düsen Fluid bereitstellen bzw. von diesem Fluid abführen und/oder diese mit Auffangebehältern bzw. Druck- oder Saugeinrichtungen außerhalb der Prozeßkammer 1 verbinden. In der Figur ist lediglich eine dieser schlangenförmigen Schläuche dargestellt.

Mit dem Oberteil 3 sind weiterhin starre Arme 30 mit Sub­ stratauflagestellen 31 dargestellt, von denen nur ein Arm zu sehen ist. Im offenen, abgehobenen Zustand des Ober­ teils 3 wird ein Substrat 14 manuell oder mittels eines Roboters auf die Substrataufnahmestellen 31 der Arme 30 gelegt. Beim Absenken des Oberteils 3 und Schließen der Prozeßkammer 1 wird dabei gleichzeitig das Substrat 14 auf die Heizplatte 7 abgelegt, weil die Substratauflage­ punkte 31 so angeordnet sind, daß sie sich im geschlos­ senen Zustand der Prozeßkammer 1 in einem Abstand unter­ halb des auf der Heizplatte 7 abgelegten Substrats 14 befinden. Das Substrat 14 wird - wie dies bereits be­ schrieben wurde - mittels Unterdruck in der Unterdruck- Nut 11 auf der Heizplatte 7 fixiert. Bei Öffnen bzw. Anheben des Oberteils 3 wird das behandelte Substrat 14 in entsprechender Weise wiederum von den Substratauf­ lagepunkten 31 von unten erfaßt und gegebenenfalls nach Abschalten des Unterdrucks in der Unterdruck-Nut 11 von der Heizplatte 7 abgehoben, so daß das Substrat 14 manuell oder mittels eines Rotobers aus der Prozeßkammer 1 entnommen werden kann.

Der Auftrag eines Fluids oder eines Mediums auf das Substrat 14 läuft folgendermaßen ab. Zunächst wird die Düseneinheit 21 per Linearvorschub mittels der Antriebs­ einrichtung an den Substratanfang gebracht. Danach wird das Fluidventil beispielsweise der Fluid-Auftragsdüse 22 eingeschaltet und gleichzeitig die Düseneinheit 21 in der Figur von links nach rechts gleichförmig bis zum Sub­ strat-Ende bewegt. Während der Verschiebung der Düsenein­ heit 21 findet ein konstanter Fluid- oder Medienfluß durch die Düse 22 oder gegebenenfalls auch weitere Düsen auf das Substrat statt. Am Substrat-Ende wird die Düsen­ einheit 21 in ihrer Bewegung gestoppt und das Fluidventil des Ventils 22 abgeschaltet.

Insbesondere dann, wenn sich das Fluid oder das Medium auf der Oberseite des Substrats 14 verbraucht, kann der zuvor beschriebene Zyklus erneut und mehrfach durchlaufen werden, nachdem die Düseneinheit 21 in ihre Ausgangs­ stellung zurückgefahren wird. Es ist jedoch auch möglich, sowohl in der einen als auch in der anderen Bewegungs­ richtung der Düseneinheit 21 Fluid auf die Substratober­ fläche aufzubringen, wodurch der Aufbringvorgang verkürzt und dadurch die Produktivität der Anlage erhöht wird.

In einigen Fällen ist es vorteilhaft, vor dem erneuten Aufbringen eines Fluids das zuvor aufgebrachte Medium zu entfernen, insbesondere dann, wenn das Medium auf dem Substrat 14 verbraucht wird. Dazu weist die Düseneinheit 21 zusätzlich eine Fluid-Absaugdüse 26 auf, die sich ebenso wie die Fluid-Auftragdüse 22 als Schlitzdüse über die gesamte Breite des Substrats 14 hinweg erstreckt. Bevor erneut ein Behandlungsfluid über die Fluid-Auf­ tragsdüse 22 aufgebracht wird, erfolgt das Absaugen des verbrauchten Fluids mittels der Fluid-Absaugdüse 26. Das Absaugen kann dabei mittels eines eigenen Bewegungsvor­ gangs der Düseneinheit 21 erfolgen, aber auch beim Rückführen der Düseneinheit 21 in die Ausgangsstellung oder auch in einem Bewegungsablauf der Düseneinheit 21, während der das Fluid aufgebraucht wird. In letzterem Falle muß die Fluid-Absaugdüse 26 in Bewegungsrichtung der Düseneinheit 21 hinter der Fluid-Auftragsdüse 22 angeordnet sein.

Die für das Aufbringen des Behandlungsfluids vorgesehene Fluid-Auftragsdüse 22 kann auch zum Aufsprühen von Spül­ fluid, etwa deionisiertem Wasser, während des Spülvor­ gangs verwendet werden, indem ein Umschaltventil in der Fluid-Leitung dieser Auftragsdüse 22 umgeschaltet wird. Auch hier ist das nachfolgende Absaugen des Spülfluids in entsprechender Weise, wie es zuvor erläutert wurde, möglich. Für den Trocknungsvorgang ist auch das Einblasen des Trocknungsfluids, beispielsweise von Druckluft, Stickstoff oder mit Isopropanoldampf angereichertem Stickstoff über dieselbe Fluid-Auftragsdüse 22 wie für das Behandlungs- oder Spülfluid möglich. Bei der in der Figur dargestellten Ausführungsform ist insbesondere für den Trockenvorgang zusätzlich zur Fluid-Auftragsdüse 22 eine weitere Fluid-Auftragsdüse 23 in der Düseneinheit 21 ausgebildet, die bezüglich der Verfahrrichtung einen Winkel von 45° aufweist und beim Verfahren der Düsenein­ heit 21 in der Darstellung von links nach rechts das Trocknungsfluid in Verfahrrichtung bläst, so daß dabei das Spülfluid, das beim Trocknen entfernt werden soll, lediglich geschoben und nicht zerstäubt wird. In einem Winkel von 90° zur Fluid-Auftragsdüse 23 ist eine Fluid- Saugdüse 24 vorgesehen, die das geschobene Spülfluid bei Bewegung der Düseneinheit 21 von links nach rechts sofort aufsaugt und insbesondere auch Sprühnebel verhindert. Die Fluid-Absaugdüse 24 dient also als Naßstaubsauger. Die Fluid-Auftrags- und Absaugdüsen 23, 24 können auch in der Funktion als Naßstaubsauger mit Wasserabscheider kurzge­ schlossen werden. Als Trocknungsfluid ist es insbesondere und sehr vorteilhafter auch möglich, ein Fluid, etwa Stickstoff mit angereichertem Isopropanol-Dampf zu ver­ wenden. Auf diese Weise ergibt sich ein Trocknungsvorgang mit horizontaler Anwendung des Marangoni-Prinzips.

Die Erfindung wurde zuvor anhand eines bevorzugten Aus­ führungsbeispiels beschrieben. Dem Fachmann sind jedoch zahlreiche Abwandlungen, Ausgestaltungen und Modifika­ tionen möglich, ohne daß dadurch der Erfindungsgedanke verlassen wird. Die Prozeßkammer kann zur Abarbeitung verschiedener Prozeßschritte, wie Reinigen, Beschichten, Entwickeln, Ätzen oder Strippen verwendet werden. In solchen Fällen kann auf eine zwischenzeitliche Trocknung des Substrats verzichtet werden. Beispielsweise kann nach dem Ätzen und Spülen unmittelbar in der gleichen Kammer das Strippen mit Spülen und Trocknen erfolgen. Darüber­ hinaus ist es auch möglich, in der Prozeßkammer die Sub­ stratreinigung vorzunehmen. Dafür können Hochdruck­ und/oder Megasonic-Düsen, sowie Bürstenreinigungsein­ richtungen integriert werden. Auch ist es möglich, nicht nur mehrere gleiche Prozeßkammern übereinander zu sta­ peln, wie dies zuvor beschrieben wurde, sondern auch verschiedene Prozeßkammern miteinander gemischt in einem Stapel aufzubauen. Folgende Konfiguration bietet sich z. B. an: Entwicklungskammer, Hotplate (Bake nach dem Entwickeln), Coolplate (zum Abkühlen des Substrats), Ätzkammer und Stripkammer. Dies ist dann vorteilhaft, wenn die jeweiligen Prozeßschritte nicht in einer ein­ zigen Kammer durchgeführt werden sollen. Auch ist es möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung und das er­ findungsgemäße Verfahren mit großem Vorteil auch für größere Substrate etwa mit Kantenlängen von 1000 × 1000 mm zu verwenden. Statt in der Prozeßkammer jeweils nur ein Substrat vorzusehen, ist es auch möglich, gleich­ zeitig mehrere Substrate nebeneinander anzuordnen und zu behandeln. Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das er­ findungsgemäße Verfahren eignen sich insbesondere zur Anwendung im Zusammenhang mit der photolithographischen Herstellung von Aktiv-Matrix-Displays, wie Dünnfilm- Transistor(TFT) -Displays, Metall-Isolator-Metall(MIM)- Displays, Feldeffektdioden(FED)-Displays usw.

Claims (37)

1. Vorrichtung zum Behandeln von Substraten (14) mit­ tels wenigstens einem Fluid in einer Prozeßkammer (1), gekennzeichnet durch eine in der Prozeßkammer (1) linear über das Substrat (14) bewegbare Düsen­ einheit (21).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, daß die Düseneinheit (21) wenigstens eine Fluid-Auftragsdüse (22 bis 26) und/oder wenigstens eine Fluid-Absaugdüse (22 bis 26) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluid-Auftragsdüse(n) (22 bis 26) Flach­ strahl-, Sprüh- und/oder Kapillardüse(n) sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluid-Auftrags­ und/oder Absaugdüsen (22 bis 26) Schlitzdüsen sind, die sich im wesentlichen über die Breite des Sub­ strats (14) erstrecken.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Fluid- Auftragsdüse und/oder wenigstens eine Fluid-Absaug­ düse (23, 24) in einem Winkel ungleich 90° zur Bewe­ gungsrichtung der Düseneinheit (21) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Fluid- Auftrags- und/oder Saugdüse (22 bis 26) zum Auftra­ gen bzw. Absaugen unterschiedlicher Fluids vorge­ sehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, daß die Umschaltung von einem Fluid auf ein anderes mittels eines Umschalt­ ventils erfolgt.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düseneinheit (21) wenigstens eine Fluid-Auftragsdüse (22 bis 26) und wenigstens eine bezüglich der Düseneinheit-Bewe­ gungsrichtung dazu benachbarte Fluid-Absaugdüse (22 bis 26) aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugdüse (22 bis 26) zuvor aufgebrachtes Fluid vom Substrat (14) absaugt, bevor in einem weiteren Bewegungsablauf erneut Fluid auf das Substrat (14) aufgebracht wird.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid ein auf das Substrat (14) aufzubringendes Behandlungsfluid, ein Spülfluid und/oder ein Trocknungsfluid ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebseinheit zur linearen Bewegung der Düseneinheit (21) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die Antriebseinheit außerhalb der Prozeß­ kammer (1) vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Düseneinheit (21) mit der Antriebseinheit magnetisch gekoppelt ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit wenigstens eine Antriebskette umfaßt, die in wenigstens einem gegenüber dem Innern der Prozeß­ kammer (1) abgeschlossenen, parallel über dem Substrat angeordneten Rohr (20) verläuft.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Fluid-Auf­ trag- und Absaugdüsen (22 bis 26) der Düseneinheit (21) über flexible Fluid-Leitungen (28) mit dem Außenraum verbunden sind.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Unterkante der Düse(n) (22 bis 26) und der Sub­ stratoberfläche 0,2 bis 2 mm beträgt.

17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozeßkammer (1) aus einem eine Substratauflage (7) aufweisenden Unter­ teil (2) und einem die Düseneinheit (21) aufweisen­ den, zu öffnenden Oberteil (3) gebildet ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich­ net, daß das Oberteil (3) auf seiner Unterseite Substratauflagepunkte (31) zum Ablegen bzw. Anheben der Substrate (14) auf die bzw. von der Substratauf­ lage (7) aufweist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich die Substratauflagepunkte (31) beim Absenken und Schließen des Oberteils (3) zum Ablegen des Substrats (14) auf der Substratauf­ lagefläche (10) unter diese absenken.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Substratauflage (7) eine Heizplatte aus einem Material mit guter Wärme­ leiteigenschaft ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizplatte auf ihrer dem Substrat (14) zugewandten Seite mit PTPE (10) beschichtet ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizplatte (7) auf ihrer dem Substrat (14) abgewandten Seite ein Flä­ chenheizelement (9) aufweist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizplatte (7) schleifen- und/oder meanderförmige Kanäle zur Durchleitung eines temperierten Fluids aufweist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizplatte (7) auf der dem Substrat (14) zugewandten Seite Öffnungen bzw. Nuten (11) aufweist, in denen ein Unterdruck zur Fixierung des Substrats (14) während des Be­ handlungsvorgangs aufrecht erhalten wird.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zwischen der Substratkante (15) und den Unterdruck-Öffnungen bzw. -Nuten (11) ein umlaufender Spalt (17) zum Einblasen eines Fluids vorgesehen ist.

26. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Prozeßkammern (1) in einem Stapel übereinander angeordnet sind.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeich­ net, daß die einzelnen Prozeßkammern schubladenartig herausfahrbar sind.

28. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozeßkammer eigene Steuer- und/oder Bedienungseinrichtungen aufweist.

29. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozeßkammer (1) von vorn und von hinten beladbar ist.

30. Verfahren zum Behandeln von Substraten (14), dadurch gekennzeichnet, daß eine Düseneinheit (21) mit wenigstens einer Fluid-Auftragsdüse (22 bis 26) und/oder wenigstens einer Fluid-Absaugdüse (22 bis 26) in einer Prozeßkammer (1) linear über wenigstens ein Substrat (14) geführt wird.

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß ein Behandlungsfluid während der Linearbewegung der Düseneinheit (21) über das Substrat (14) hinweg auf dieses aufgebracht wird.

32. Verfahren nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das verbrauchte Behandlungsfluid während der Linearbewegung der Düseneinheit (21) über das Substrat (14) hinweg abgesaugt wird.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Substratoberfläche nach dem Aufbringen des Behandlungsfluids mit einem Spülfluid während der Linearbewegung der Düsen­ einheit (21) über das Substrat (14) hinweg gespült wird.

34. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülfluid nach dem Aufsprühen mit wenigstens einer Fluid-Absaugdüse während der Linearbewegung der Düseneinheit (21) über das Substrat (14) hinweg abgesaugt wird.

35. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die gespülte Sub­ stratoberfläche durch Aufbringen eines Trocknungs­ fluids während der Linearbewegung der Düseneinheit (21) über das Substrat (14) hinweg getrocknet wird.

36. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das Trocknungsfluid in Verfahrrichtung der Düseneinheit (21) schräg auf die Substratoberfläche geblasen wird.

37. Verfahren nach Anspruch 35 oder 36, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Trocknungsfluid während der Linearbewegung der Düseneinheit (21) über das Substrat (14) hinweg mit einer Fluid-Absaugdüse (22 bis 26) abgesaugt wird.