DE202014105494U1

DE202014105494U1 - Dosierkopf zum Aufbringen einer Flüssigkeit auf eine Oberfläche

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Publication number: DE202014105494U1
Application number: DE202014105494.4U
Authority: DE
Original assignee: Rena GmbH
Current assignee: RENA Technologies GmbH
Priority date: 2014-11-14
Filing date: 2014-11-14
Publication date: 2014-11-28
Anticipated expiration: 2024-11-15
Also published as: CN205731822U; TWM525539U

Abstract

Dosierkopf (4) zum Aufbringen einer Flüssigkeit (8) auf eine Oberfläche (9), insbesondere auf eine Oberfläche (9) eines Substrats (10), aufweisend einen Verteilerkanal (48) zum Aufnehmen der Flüssigkeit (8) aus einem Flüssigkeitsbehälter (6) sowie mehrere Dosierkanülen (16) zum Aufbringen der Flüssigkeit (8) auf die Oberfläche (9).

Description

Die Erfindung betrifft einen Dosierkopf zum Aufbringen einer Flüssigkeit auf eine Oberfläche.
Es gibt eine Vielzahl von Anwendungen, in denen es notwendig ist, auf eine Oberfläche eine Flüssigkeit aufzubringen. So ist es zum Beispiel bei der Fertigung von Halbleiterbauelementen teilweise erforderlich, auf eine Oberseite eines Substrats eine Schutzflüssigkeit aufzubringen. Auf diese Weise kann die Oberseite des Substrats vor einer Einwirkung eines Behandlungsmediums, mit welchem eine Unterseite des Substrats behandelt wird, und/oder vor schädlichen Ausgasungen aus dem Behandlungsmedium geschützt werden.
Häufig ist es bei diesen Anwendungen gewünscht, die Flüssigkeit beim Aufbringen auf die Oberfläche präzise zu dosieren, um ihren Verbrauch möglichst gering zu halten. Dies kann zum Beispiel damit zusammenhängen, dass die Flüssigkeit teuer ist, sie für ihren Einsatz aufwendig aufbereitet werden muss und/oder ihre Entsorgung eines großen Aufwands bedarf.
Bei der Fertigung von Halbleiterbauelementen will man insbesondere vermeiden, dass so viel Schutzflüssigkeit auf das Substrat aufgebracht wird, dass ein Teil der Schutzflüssigkeit vom Substrat in das Behandlungsmedium herabtropft beziehungsweise hineinfließt. Wird zum Beispiel Wasser als Schutzflüssigkeit verwendet, hat ein solches Herabtropfen eine Verdünnung des Behandlungsmediums und somit einen erhöhten Chemikalienverbrauch zufolge. Zudem ist ein erhöhter Verfahrensaufwand erforderlich, um konstante Behandlungsbedingungen, beispielsweise eine konstante Zusammensetzung des Behandlungsmediums, und damit Prozesssicherheit zu gewährleisten. Wird eine andere Flüssigkeit als Schutzflüssigkeit verwendet, kann es zu einer Kontamination des Behandlungsmediums mit ähnlichen und meistens noch aufwendiger zu beherrschenden Folgen kommen.
Ausgehend von diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde einen Dosierkopf anzugeben, welcher ein präzise dosiertes Aufbringen einer Flüssigkeit ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Dosierkopf mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand abhängiger Unteransprüche.
Der erfindungsgemäße Dosierkopf weist einen Verteilerkanal zum Aufnehmen der Flüssigkeit aus einem Flüssigkeitsbehälter auf. Ferner weist der Dosierkopf mehrere Dosierkanülen zum Aufbringen der Flüssigkeit auf die Oberfläche auf.
Unter einer Dosierkanüle kann vorliegend eine Hohlnadel aufgefasst werden, die an ihren beiden Enden offen ist. Vorzugsweise bestehen die Dosierkanülen aus Edelstahl.
Mithilfe der Dosierkanülen ist es möglich, die Flüssigkeitsmenge, die auf die Oberfläche aufgebracht wird, präzise zu dosieren. Insbesondere ermöglichen es die Dosierkanülen, aufwandsgünstig gerade so viel Flüssigkeit auf eine Oberfläche aufzubringen, dass die Oberfläche größtenteils oder vollständig von der Flüssigkeit bedeckt wird, ein Herabtropfen beziehungsweise Herabfließen der Flüssigkeit aber weitest gehend oder sogar vollständig vermieden wird.
Ein weiterer Vorteil der Dosierkanülen ist, dass mit ihnen ein etwaiges Nachtropfen des Dosierkopfs nach Unterbrechung einer Flüssigkeitszufuhr zum Dosierkopf vermieden werden kann. Dies geht insbesondere darauf zurück, dass die Dosierkanülen aufgrund von Kapillarkräften die Flüssigkeit in sich halten, solange keine äußeren Kräfte auf die Flüssigkeit wirken.
Folglich kann mithilfe der Dosierkanülen ein Flüssigkeitsbedarf zum Bedecken, insbesondere zum vollständigen Bedecken, der Oberfläche mit der Flüssigkeit reduziert werden. Außerdem kann erreicht, dass eine auf ein Herabtropfen der Flüssigkeit zurückführbare Verdünnung und/oder Kontamination eines Behandlungsmediums reduziert oder vollständig vermieden wird.
Weiterhin kann mithilfe der Dosierkanülen die Flüssigkeit derart auf die Oberfläche aufgebracht werden, dass Außenkanten der Oberfläche nicht mit der Flüssigkeit befeuchtet werden. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Flüssigkeit aufgrund ihrer Oberflächenspannung auf der Oberfläche gehalten wird, ohne Herabzufließen. Ferner ermöglichen es die Dosierkanülen, die Flüssigkeit derart aufzubringen, dass ein Randbereich der Oberfläche, zum Beispiel mit einer Breite von 1 bis 2 mm, nicht von der Flüssigkeit befeuchtet beziehungsweise bedeckt wird.
Der Dosierkopf umfasst zweckmäßigerweise mehrere in den Verteilerkanal mündende Abzweigungskanäle zum Ableiten der Flüssigkeit aus dem Verteilerkanal hin zu den Dosierkanülen. Weiter ist es zweckmäßig, wenn die Dosierkanülen über die Abzweigungskanäle mit der Flüssigkeit versorgt werden. Ferner kann der Verteilerkanal als gemeinsames Flüssigkeitsreservoir für die Dosierkanülen dienen. Auf diese Weise kann eine gleichmäßige Flüssigkeitszufuhr und folglich ein homogenes Auftragen des Flüssigkeit auf die Oberfläche realisiert werden.
Vorzugsweise ist für jede der Dosierkanülen ein Abzweigungskanal vorgesehen, welcher mit der jeweiligen Dosierkanüle hydraulisch verbunden ist. Die Abzweigungskanäle können also dazu eingerichtet sind, die Flüssigkeit zu den Dosierkanülen zu leiten.
Damit aufgrund von Kapillarkräften ein Nachtropfen der Flüssigkeit effektiv verhindert werden kann, ist es vorteilhaft, wenn die Dosierkanülen einen Innendurchmesser von weniger als 1 mm aufweisen. Vorzugsweise beträgt der Innendurchmesser der Dosierkanülen 0,4 mm.
Um eine möglichst homogenes Aufbringen der Flüssigkeit auf die Oberfläche zu ermöglichen, ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Dosierkanülen mehrheitlich äquidistant zueinander angeordnet sind. Außerdem ist es zweckmäßig, wenn die Dosierkanülen mehrheitlich parallel zueinander ausgerichtet sind.
Weiterhin kann zumindest eine der Dosierkanülen einen gebogenen Abschnitt aufweisen, insbesondere zum Zwecke einer gleichmäßigen Verteilung der Flüssigkeit in einem kantennahen Bereichs der Oberfläche.
Zweckmäßigerweise sind die Dosierkanülen in einer Reihe angeordnet. Es können zum Beispiel diejenigen der Dosierkanülen, die an einem Ende der Reihe platziert sind, jeweils einen gebogenen Abschnitt aufweisen. Der gebogene Abschnitt dieser Dosierkanülen kann dabei ein zu den übrigen Dosierkanülen hingebogener Abschnitt oder ein von den übrigen Dosierkanülen weg gebogener Abschnitt sein. Ferner kann der Abschnitt derart gebogen sein, dass er zu einer Kante der Oberfläche hin gebogen ist. Alternativ kann der gebogene Abschnitt der jeweiligen Dosierkanüle von einer solchen Kante weg gebogen sein.
Darüber hinaus können diejenigen der Dosierkanülen, die an einem Ende der Reihe platziert sind, zur jeweils nächsten Dosierkanüle der Reihe einen Abstand aufweisen, der kleiner ist als ein Abstand, den die übrigen Dosierkanülen zueinander aufweisen. Dies ermöglicht es beispielsweise, im Bereich einer Kante der Oberfläche mehr Flüssigkeit aufzutragen als in kantenfernen Bereichen der Oberfläche.
Ferner können die Abzweigungskanäle unter anderem senkrecht zum Verteilerkanal ausgerichtet sein.
Außerdem ist es zweckmäßig, wenn die Abzweigungskanäle eine Querschnittsfläche aufweisen, die höchstens 10% einer Querschnittsfläche des Verteilerkanals beträgt. Dies ermöglicht ein langsames Abfließen der Flüssigkeit aus dem Verteilerkanal in die einzelnen Abzweigungskanäle hinein, sodass in die Abzweigungskanäle pro Zeiteinheit im Wesentlichen die gleiche Flüssigkeitsmenge eingeleitet wird.
Als Querschnittsfläche eines Kanals kann vorliegend eine Fläche senkrecht zur Längsrichtung des jeweiligen Kanals aufgefasst werden.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung umfasst der Dosierkopf eine Mehrzahl von Sammelkammern. Vorteilhafterweise münden in jede der Sammelkammern zumindest zwei, vorzugsweise drei, der Abzweigungskanäle. Die einzelnen Sammelkammern ermöglichen es, dass den in die jeweilige Sammelkammer mündenden Abzweigungskanälen pro Zeiteinheit die gleiche Flüssigkeitsmenge zu geführt wird – und zwar auch bei unterschiedlichen Flüssigkeitsvolumenströmen in den Abzweigungskanälen.
Die Sammelkammern können unter anderem senkrecht zu den Abzweigenskanälen ausgerichtet sein.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Dosierkopf eine Mehrzahl von Ausgangskanälen aufweist. Vorzugsweise münden in jede der Sammelkammern zumindest zwei, vorzugsweise drei, der Ausgangskanäle.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn in jedem der Ausgangskanäle eine der Dosierkanülen abschnittsweise angeordnet ist. Insbesondere kann ein Flüssigkeitseintrittsende einer im jeweiligen Ausgangskanal angeordneten Dosierkanüle in einem Bereich platziert sein, in welchem der Ausgangskanal in eine der Sammelkammern mündet.
Ferner kann der Dosierkopf eine Mehrzahl von Gewindehülsen aufweisen. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist in jeden der Ausgangskanäle eine der Gewindehülsen abschnittsweise eingeschraubt. Außerdem ist in jede der Gewindehülsen zweckmäßigerweise eine der Dosierkanülen abschnittsweise eingeschweißt oder eingeklebt. Die einschraubbaren Gewindehülsen ermöglichen ein aufwandsgünstiges Austauschen einzelner Dosierkanülen. Ferner kann bei einem etwaigen Einschweißen der Dosierkanülen in die Gewindehülsen zum Beispiel ein Laserschweißverfahren zum Einsatz kommen.
Zumindest eine der Dosierkanülen kann schräg in einer der Gewindehülsen angeordnet sein. Darunter kann verstanden werden, dass diese Dosierkanüle schräg, also nicht achsparallel, zu einer Symmetrieachse der Gewindehülse angeordnet ist. Durch Verdrehen der Gewindehülse kann eine Ausrichtung dieser Dosierkanüle verändert werden.
Des Weiteren können die Gewindehülsen jeweils einen Kragen aufweisen. Zum Abdichten der Ausgangskanäle kann an den Kragen der Gewindehülsen jeweils eine Dichtungsscheibe platziert sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Dosierkopf eine Verteilerplatte. Zweckmäßigerweise ist der Verteilerkanal in der Verteilerplatte angeordnet. Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Abzweigungskanäle in der Verteilerplatte angeordnet sind.
Ferner umfasst der Dosierkopf bevorzugterweise eine Deckelplatte, insbesondere eine an die Verteilerplatte angeschweißte oder angeklebte Deckelplatte. Die Deckelplatte weist zweckmäßigerweise eine Einlassöffnung zum Einleiten der Flüssigkeit in den Verteilerkanal auf.
Es ist vorteilhaft, wenn die beiden Platten aus Kunststoff bestehen. Dies ermöglicht eine kostengünstige Herstellung und/oder Verarbeitung der Platten.
In bevorzugter Weise ist der erfindungsgemäße Dosierkopf, insbesondere eine der oben beschriebenen Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Dosierkopfs, ein Bestandteil einer Dosiervorrichtung.
Zweckmäßigerweise umfasst die Dosiervorrichtung einen Flüssigkeitsbehälter. Der Flüssigkeitsbehälter kann eine Flüssigkeit enthalten.
Weiter ist es zweckmäßig, wenn die Dosiervorrichtung eine Dosierpumpe zum Fördern der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter hin zum Dosierkopf umfasst. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Dosierpumpe eine Membranpumpe. Denn eine als Membranpumpe ausgestaltete Dosierpumpe ermöglicht es, eine Menge der zum Dosierkopf geförderten Flüssigkeit präzise zu dosieren, verglichen mit anderen Arten von Pumpen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Dosierpumpe über eine Leitung, welche ein Rückschlagventil aufweist, mit dem Dosierkopf hydraulisch verbunden. Mittels des Rückschlagventils kann ein Zurückfließen der Flüssigkeit zur Dosierpumpe verhindert werden. Dadurch kann wiederum sichergestellt werden, dass die Kanäle des Dosierkopfs auch dann mit der Flüssigkeit gefüllt bleiben, wenn die Dosierpumpe nicht pumpt.
Außerdem ermöglicht es das Rückschlagventil, dass der Flüssigkeitsbehälter in einer beliebigen Höhe relativ zum Dosierkopf angeordnet sein kann. Insbesondere kann der Flüssigkeitsbehälter zum Beispiel unterhalb des Dosierkopfs angeordnet sein. Auf einen Schwerkraftzulauf kann also grundsätzlich verzichtet werden.
Ferner kann die Dosiervorrichtung eine Sensoreinheit zur Positionsermittlung umfassen. Unter Verwendung einer von der Sensoreinheit ermittelten Positionsinformation ist es unter anderem möglich, das Aufbringen der Flüssigkeit auf die Oberfläche zu starten, wenn die Oberfläche eine vorgegebene Position bezüglich des Dosierkopfs aufweist.
Ein vorteilhaftes Verfahren zum Aufbringen einer Flüssigkeit auf eine Oberfläche sieht vor, dass die Flüssigkeit aus einem Flüssigkeitsbehälter in einen Verteilerkanal eines Dosierkopfs geleitet wird. Vorteilhafterweise sieht das Verfahren zudem vor, dass die Flüssigkeit mittels mehrer Dosierkanülen auf die Oberfläche aufgebracht wird. Bei der Oberfläche kann es sich insbesondere um eine Oberfläche eines Substrats handeln.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die Flüssigkeit aus dem Verteilerkanal mehreren Abzweigungskanälen des Dosierkopfs zugeleitet wird. Darüber hinaus kann das Verfahren vorsehen, dass die Flüssigkeit aus den Abzweigungskanälen zu den Dosierkanülen des Dosierkopfs geleitet wird.
Vorteilhafterweise wird die Flüssigkeit aus den Abzweigungskanälen in mehrere Sammelkammern des Dosierkopfs geleitet. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Flüssigkeit aus den Sammelkammern zu den Dosierkanülen geleitet wird. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass denjenigen Dosierkanülen, die aus derselben Sammelkammer mit der Flüssigkeit versorgt werden, pro Zeiteinheit die gleiche Flüssigkeitsmenge zugeführt wird. Dies kann sich wiederum vorteilhaft auf die Homogenität der auf die Oberfläche aufgebrachten Flüssigkeit auswirken.
Zweckmäßigerweise wird die Flüssigkeit mittels einer Dosierpumpe vom Flüssigkeitsbehälter zum Dosierkopf gefördert.
Um zu erreichen, dass eine vorgegebene Flüssigkeitsmenge auf die Oberfläche aufgebracht wird, kann unter anderem eine Pumpendrehzahl der Dosierpumpe auf eine vorgegebene Drehzahl eingestellt werden. Als Pumpendrehzahl kann in diesem Kontext eine Drehzahl einer Antriebseinheit der Dosierpumpe aufgefasst werden.
Vorzugsweise wird die Flüssigkeit während eines Pumpbetriebs der Dosierpumpe auf die Oberfläche aufgebracht. Während eines Bereitschaftsbetriebs der Dosierpumpe hingegen wird die Flüssigkeit bevorzugterweise in den Dosierkanülen gehalten, insbesondere aufgrund eines Kapillareffekts.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Oberfläche beim Aufbringen der Flüssigkeit relativ zum Dosierkopf bewegt wird. Um zu erreichen, dass eine vorgegebene Flüssigkeitsmenge auf die Oberfläche aufgebracht wird, kann unter anderem eine Relativgeschwindigkeit der Oberfläche zum Dosierkopf auf einen vorgegebenen Geschwindigkeitswert eingestellt werden.
Vorteilhafterweise wird mittels einer Sensoreinheit ein Abstand einer Kante der Oberfläche relativ zum Dosierkopf ermittelt, insbesondere ein Abstand in eine Transportrichtung der Oberfläche. Ferner ist es zweckmäßig, wenn mit dem Aufbringen der Flüssigkeit auf die Oberfläche begonnen wird, wenn der ermittelte Abstand einem vorgegebenen Abstandswert entspricht. Vorzugsweise wird mit dem Aufbringen begonnen, wenn eine erste Kante des Substrats, in die Transportrichtung betrachtet, eine vorgegebene Distanz hinter der den Dosierkanülen positioniert ist. Weiter ist es zweckmäßig, wenn das Aufbringen der Flüssigkeit auf die Oberfläche beendet wird, wenn der ermittelte Abstand einem anderen vorgegebenen Abstandswert entspricht. Vorzugsweise wird das Aufbringen beendet, wenn eine zweite Kante des Substrats, in die Transportrichtung betrachtet, eine vorgegebene Distanz vor der den Dosierkanülen positioniert ist. Die zweite Kante kann insbesondere eine der ersten Kante gegenüberliegende Kante des Substrats sein.
Die Oberfläche, auf welche die Flüssigkeit aufgebracht wird, kann beispielsweise eine Oberfläche eines Siliziumsubstrats sein. Des Weiteren kann als Flüssigkeit zum Beispiel Wasser, insbesondere deionisiertes Wasser, verwendet werden.
In bevorzugter Weise wird die Flüssigkeit als Schutzflüssigkeit eingesetzt. Weiterhin wird die Flüssigkeit vorzugsweise auf eine Oberseite eines Substrats aufgebracht. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Flüssigkeit auf der Oberseite des Substrats einen Schutzfilm ausbildet. Dieser Schutzfilm kann beispielsweise dazu dienen, die Oberseite des Substrats vor einer Einwirkung eines Behandlungsmediums, mit welchem eine Unterseite des Substrats behandelt wird, zu schützen. Das Behandeln der Unterseite des Substrats kann insbesondere nach dem Aufbringen der Flüssigkeit auf die Oberseite des Substrats erfolgen.
Der erfindungsgemäße Dosierkopf, insbesondere eine der oben beschriebenen Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Dosierkopfs, kann in vorteilhafter Weise zum Aufbringen einer Flüssigkeit auf eine Oberfläche, insbesondere auf eine Oberfläche eines Substrats, verwendet werden.
Weiterhin kann der erfindungsgemäße Dosierkopf, insbesondere eine der oben beschriebenen Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Dosierkopfs, in vorteilhafter Weise zum Durchführen des zuvor beschriebenen Verfahrens verwendet werden.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Soweit zweckdienlich, sind hierin gleich wirkende Elemente mit gleichem Bezugszeichen versehen. Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungen beschränkt – auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Die bisherige Beschreibung und die nachfolgende Figurenbeschreibung enthalten zahlreiche Merkmale, die in den abhängigen Unteransprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale wird der Fachmann jedoch auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfügen. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit dem erfindungsgemäßen Dosierkopf und/oder dem oben beschriebenen Verfahren kombinierbar.
Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel einer Dosiervorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Dosierkopf in einer schematischen Darstellung;
2 eine Draufsicht einer Verteilerplatte des Dosierkopfs;
3 eine erste Schnittdarstellung des Dosierkopfs;
4 eine zweite Schnittdarstellung des Dosierkopfs;
5 eine Detaildarstellung einer möglichen Ausgestaltung eines Teilbereichs C aus 3;
6 eine Detaildarstellung einer alternativen Ausgestaltung des Teilbereichs C aus 3; und
7 eine Detaildarstellung einer weiteren Ausgestaltung des Teilbereichs C aus 3; und
8 eine Detaildarstellung noch einer weiteren Ausgestaltung des Teilbereichs C aus 3.
1 illustriert in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Dosiervorrichtung 2 mit einem erfindungsgemäßen Dosierkopf 4.
Neben dem Dosierkopf 4 umfasst die Dosiervorrichtung 2 einen unterhalb des Dosierkopfs 4 angeordneten Flüssigkeitsbehälter 6, der eine Flüssigkeit 8 enthält. Die Flüssigkeit 8 ist zum Aufbringen auf eine Oberfläche 9 eines Substrats 10 vorgesehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Flüssigkeit 8 um deionisiertes Wasser.
Der Dosierkopf 4 umfasst eine Verteilerplatte 12 und eine auf der Verteilerplatte 12 platzierte Deckelplatte 14. Beide Platten 12, 14 bestehen aus Kunststoff und sind mithilfe eines Laserschweißverfahrens aneinander geschweißt. Ferner weist der Dosierkopf 4 achtzehn an der Verteilerplatte 14 angeordnete Dosierkanülen 16 zum Aufbringen der Flüssigkeit 8 auf das Substrat 10 auf. In der schematischen Darstellung von 1 ist exemplarisch eine dieser Dosierkanülen 16 abgebildet.
Außerdem umfasst die Verteilerplatte 12 des Dosierkopfs 4 einen Verteilerkanal zum Aufnehmen der Flüssigkeit 8 aus dem Flüssigkeitsbehälter 6 sowie mehrere in den Verteilerkanal mündende Abzweigungskanäle zum Ableiten der Flüssigkeit 8 aus dem Verteilerkanal hin zu den Dosierkanülen 16 (siehe 2 und 4).
Weiterhin umfasst die Dosiervorrichtung 2 eine Dosierpumpe 18, die als Membranpumpe ausgestaltet ist. Darüber hinaus umfasst die Dosiervorrichtung 2 eine erste Leitung 20, durch welche die Dosierpumpe 18 mit dem Flüssigkeitsbehälter 6 hydraulisch verbunden ist, sowie eine zweite Leitung 22, durch welche die Dosierpumpe 18 mit dem Dosierkopf 4 hydraulisch verbunden ist. Die zweite Leitung 22 weist ein Rückschlagventil 24 auf, welches ein Zurückfließen der Flüssigkeit 8 zur Dosierpumpe 18 verhindert.
Des Weiteren umfasst die Dosiervorrichtung 2 eine Sensoreinheit 26 zur Positionsermittlung.
Das Substrat 10, im vorliegenden Beispiel ein Siliziumsubstrat, wird auf Transportrollen 28 in eine Transportrichtung 30 transportiert. Dabei bewegt sich das Substrat 10 relativ zum Dosierkopf 4, insbesondere unter dem Dosierkopf 4 hinweg.
Von der Sensoreinheit 26 wird ein Abstand 32 ermittelt, den eine Vorderkante 34 des Substrats 10 zum Dosierkopf 4 in Transportrichtung 30 aufweist. Wenn das Substrat 10 einen vorgegebenen Abstand zum Dosierkopf 4 aufweist, wird damit begonnen, die Flüssigkeit 8 auf das Substrat 10 aufzubringen. Insbesondere wird damit begonnen, die Flüssigkeit 8 auf das Substrat 10 aufzubringen, wenn sich die Vorderkante 34 des Substrats 10, in Transportrichtung 30 betrachtet, 1 mm hinter den Dosierkanülen 16 befindet.
Zum Zwecke des Aufbringens der Flüssigkeit 8 wird die Flüssigkeit 8 aus dem Flüssigkeitsbehälter 6 in den Verteilerkanal des Dosierkopfs 4 geleitet. Aus dem Verteilerkanal wiederum wird die Flüssigkeit 8 den Abzweigungskanälen des Dosierkopfs 4 zugeleitet (vgl. 2 und 4). Mithilfe der Dosierkanülen 16 wird die Flüssigkeit 8 auf die Oberfläche 9 des Substrats 10, im vorliegenden Beispiel auf dessen Oberseite 36, aufgebracht. Dabei bildet die als Schutzflüssigkeit eingesetzte Flüssigkeit 8 einen Schutzfilm 38 auf der Oberseite 36 des Substrats 10 aus.
Weiterhin wird die Flüssigkeit 8 nur während eines Pumpbetriebs der Dosierpumpe 18 auf das Substrat 10 aufgebracht. Während eines Bereitschaftsbetriebs der Dosierpumpe 18 wird die Flüssigkeit 8 aufgrund von Kapillarkräften in den Dosierkanülen 16 gehalten.
Um eine vorgegebene Flüssigkeitsmenge auf die Oberseite 36 des Substrats 10 aufzubringen, wird einerseits eine Pumpendrehzahl der Dosierpumpe 18 auf eine vorgegebene Drehzahl eingestellt und andererseits eine Transportgeschwindigkeit, mit welcher das Substrat 10 transportiert wird, auf eine vorgegebene Geschwindigkeit eingestellt.
Nach dem Aufbringen der Flüssigkeit 8 wird das Substrat 10 mittels der Transportrollen 28 zu einem Behandlungsbecken 40 transportiert, welches ein Behandlungsmedium 42 enthält. Mit dem Behandlungsmedium 42 wird eine Unterseite 44 des Substrats 10 behandelt, beispielsweise geätzt. Hierbei schützt der von der Flüssigkeit 8 ausgebildete Schutzfilm 38 die Oberseite 36 des Substrats 10 vor einer Einwirkung des Behandlungsmediums 42.
2 zeigt eine Draufsicht der Verteilerplatte 12 des Dosierkopfs 4. In dieser Figur sind die achtzehn in einer Reihe 46 angeordneten Dosierkanülen 16 des Dosierkopfs 4 erkennbar. Die Dosierkanülen weisen einen Innendurchmesser von 0,4 mm auf.
Weiterhin sind der Verteilerkanal 48 und die in den Verteilerkanal 48 mündenden Abzweigungskanäle 50 erkennbar. Für jede der achtzehn Dosierkanülen 16 ist dabei ein Abzweigungskanal 50 vorgesehen, welcher mit der jeweiligen Dosierkanüle 16 hydraulisch verbunden ist.
Die Dosierkanülen 16 sind mehrheitlich äquidistant zueinander angeordnet. Die jeweils an einem Ende der Reihe 46 platzierten Dosierkanülen 16 weisen jedoch zur jeweils nächsten Dosierkanüle 16 der Reihe 46 einen Abstand auf, der kleiner ist als ein Abstand, den die übrigen Dosierkanülen 16 zueinander aufweisen.
Des Weitern umfasst die Verteilerplatte 12 sechs Sammelkammern 52. Jeweils drei der achtzehn Dosierkanülen 16 münden in eine der sechs Sammelkammern 52. Außerdem münden in jede der sechs Sammelkammern 52 drei Ausgangskanäle 54. Die Verteilerplatte 12 weist also insgesamt achtzehn Ausgangskanäle 54 auf. In jedem der Ausgangskanäle 54 ist eine der achtzehn Dosierkanülen 16 abschnittsweise angeordnet (vgl. 3).
Weiterhin ist in 2 erkennbar, dass die Abzweigungskanäle 50 senkrecht zum Verteilerkanal 48 ausgerichtet sind. Die Sammelkammern 52 wiederum sind senkrecht zu den Abzweigungskanälen 50 ausgerichtet.
Der Verteilerkanal 48, die Abzweigungskanäle 50, die Sammelkammer 52 und die Ausgangskanäle 54 weisen jeweils eine rechteckige Querschnittsform auf. Darüber hinaus weisen die Abzweigungskanäle 50 eine Querschnittsfläche auf, die circa 5% einer Querschnittsfläche des Verteilerkanals 48 entspricht.
Außerdem ist aus 2 ersichtlich, dass die in die Abzweigungskanäle 50 eingeleitete Flüssigkeit zunächst in die Sammelkammern 52 eingeleitet wird, bevor sie den Dosierkanülen 16 zugeleitet wird.
3 zeigt eine erste Schnittdarstellung des Dosierkopfs 4. Die Zeichenebene dieser Darstellung entspricht der Schnittebene A–A aus 2.
In dem dargestellten Schnitt sind die Verteilerplatte 12, die Deckelplatte 14, die achtzehn Dosierkanülen 16, die sechs Sammelkammern 52 sowie die achtzehn Ausgangskanäle 54 erkennbar.
Außerdem sind in 3 achtzehn Gewindehülsen 56 erkennbar, welche im Wesentlichen aus Edelstahl bestehen. Jede dieser Gewindehülsen 56 ist abschnittsweise in einen der Ausgangskanäle 54 eingeschraubt, wobei in jede der Gewindehülsen 56 eine der Dosierkanülen 16 abschnittsweise eingeschweißt ist.
4 zeigt eine zweite Schnittdarstellung des Dosierkopfs 4. Die Zeichenebene dieser Darstellung entspricht der Schnittebene B–B aus 2.
Neben den bereits im Zusammenhang mit 2 und 3 beschriebenen Elementen zeigt 4 eine in der Deckelplatte 14 angeordnete Einlassöffnung 58 zum Einleiten der Flüssigkeit in den Verteilerkanal 48. An die Einlassöffnung 58 ist die zweite Leitung 22 aus 1 angeschlossen, was hier jedoch der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist.
Weiterhin ist erkennbar, dass die Gewindehülsen 56 jeweils einen Kragen 60 aufweisen, auf welchem eine Dichtungsscheibe 62 platziert ist. Die Dichtungsscheiben 62 liegen an der Verteilerplatte 12 an und dienen dazu, die Ausgangskanäle 54 abzudichten.
Darüber hinaus ist erkennbar, dass ein Flüssigkeitseintrittsende 64 der im jeweiligen Ausgangskanal 54 angeordneten Dosierkanüle 16 in einem Bereich platziert ist, in welchem der Ausgangskanal 54 in die zugehörige Sammelkammer 52 mündet.
Die 5 bis 8 zeigen Detaildarstellungen möglicher Ausgestaltungen eines in 3 kenntlich gemachten Teilbereichs C des Dosierkopfs 4. Bei jeder dieser möglichen Ausgestaltungen ist ein in 3 kenntlich gemachter Teilbereich D jeweils zum Teilbereich C spiegelsymmetrisch ausgestaltet.
In der Ausgestaltung gemäß 5 sind die dargestellten Dosierkanülen 16 sowie alle übrigen Dosierkanülen 16 parallel zueinander ausgerichtet. Zudem sind die Dosierkanülen 16 senkrecht zum Substrat 10 ausgerichtet (vgl. 1).
In der Ausgestaltung gemäß 6 weist diejenige der Dosierkanülen 16, die an einem Ende der Dosierkanülen-Reihe 46 platziert ist, einen zu den übrigen Dosierkanülen 16 hin gebogenen Abschnitt 66 auf. Der gebogene Abschnitt 66 ist derart gebogen, dass er von einer Kante des Substrats 10, welche in die Transportrichtung 30 ausgerichtet ist, weg gebogen ist.
In der Ausgestaltung gemäß 7 weist diejenige der Dosierkanülen 16, die an einem Ende der Dosierkanülen-Reihe 46 platziert ist, einen von den übrigen Dosierkanülen 16 weg gebogenen Abschnitt 68 auf. Dieser gebogene Abschnitt 68 ist derart gebogen, dass er zu einer Kante des Substrats 10, welche in die Transportrichtung 30 ausgerichtet ist, hin gebogen ist.
8 zeigt eine Ausgestaltung, bei welcher diejenige der Dosierkanülen 16, die an einem Ende der Dosierkanülen-Reihe 46 platziert ist, schräg in der ihr zugeordneten Gewindehülse 56 angeordnet ist. Einer besseren Anschaulichkeit halber ist ein innerhalb der Gewindehülse 56 befindlicher Abschnitt dieser Dosierkanüle 16 mit gestrichelten Linien dargestellt. Durch Verdrehen der Gewindehülse 56 kann eine Ausrichtung besagter Dosierkanüle 16 verändert werden.
Die Erfindung wurde anhand der dargestellten und erörterten Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben und illustriert. Dennoch ist die Erfindung nicht auf oder durch die offenbarten Beispiele beschränkt. Andere Varianten können vom Fachmann aus diesen Ausführungsbeispielen abgeleitet werden, ohne von den der Erfindung zugrundeliegenden Gedanken abzuweichen.
Bezugszeichenliste

2: Dosiervorrichtung
4: Dosierkopf
6: Flüssigkeitsbehälter
8: Flüssigkeit
9: Oberfläche
10: Substrat
12: Verteilerplatte
14: Deckelplatte
16: Dosierkanüle
18: Dosierpumpe
20: Leitung
22: Leitung
24: Rückschlagventil
26: Sensoreinheit
28: Transportrolle
30: Transportrichtung
32: Abstand
34: Vorderkante
36: Oberseite
38: Schutzfilm
40: Behandlungsbecken
42: Behandlungsmedium
44: Unterseite
46: Reihe
48: Verteilerkanal
50: Abzweigungskanal
52: Sammelkammer
54: Ausgangskanal
56: Gewindehülse
58: Einlassöffnung
60: Kragen
62: Dichtungsscheibe
64: Flüssigkeitseintrittsende
66: gebogener Abschnitt
68: gebogener Abschnitt

Claims

Dosierkopf (4) zum Aufbringen einer Flüssigkeit (8) auf eine Oberfläche (9), insbesondere auf eine Oberfläche (9) eines Substrats (10), aufweisend einen Verteilerkanal (48) zum Aufnehmen der Flüssigkeit (8) aus einem Flüssigkeitsbehälter (6) sowie mehrere Dosierkanülen (16) zum Aufbringen der Flüssigkeit (8) auf die Oberfläche (9).
Dosierkopf (4) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere in den Verteilerkanal (48) mündende Abzweigungskanäle (50) zum Ableiten der Flüssigkeit (8) aus dem Verteilerkanal (48) hin zu den Dosierkanülen (16).
Dosierkopf (4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für jede der Dosierkanülen (16) ein Abzweigungskanal (50) vorgesehen ist, welcher mit der jeweiligen Dosierkanüle (16) hydraulisch verbunden ist.
Dosierkopf (4) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierkanülen (16) einen Innendurchmesser von weniger als 1 mm, insbesondere einen Durchmesser von 0,4 mm, aufweisen.
Dosierkopf (4) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierkanülen (16) mehrheitlich äquidistant zueinander angeordnet sind.
Dosierkopf (4) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierkanülen (16) mehrheitlich parallel zueinander ausgerichtet sind.
Dosierkopf (4) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Dosierkanülen (16) einen gebogenen Abschnitt (66, 68) aufweist.
Dosierkopf (4) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierkanülen (16) in einer Reihe (46) angeordnet sind.
Dosierkopf (4) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass diejenigen der Dosierkanülen (16), die an einem Ende der Reihe (46) platziert sind, jeweils einen gebogenen Abschnitt (66, 68), insbesondere einen zu den übrigen Dosierkanülen (16) hin gebogenen Abschnitt (66) oder von den übrigen Dosierkanülen weg gebogenen Abschnitt (68), aufweisen.
Dosierkopf (4) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass diejenigen der Dosierkanülen (16), die an einem Ende der Reihe (46) platziert sind, zur jeweils nächsten Dosierkanüle (16) der Reihe (46) einen Abstand aufweisen, der kleiner ist als ein Abstand, den die übrigen Dosierkanülen (16) zueinander aufweisen.
Dosierkopf (4) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigungskanäle (50) senkrecht zum Verteilerkanal (48) ausgerichtet sind.
Dosierkopf (4) nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigungskanäle (50) eine Querschnittsfläche aufweisen, die höchstens 10% einer Querschnittsfläche des Verteilerkanals (48) beträgt.
Dosierkopf (4) nach einem der Ansprüche 2 bis 12, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Sammelkammern (52), wobei in jede der Sammelkammern (52) zumindest zwei, vorzugsweise drei, der Abzweigungskanäle (50) münden.
Dosierkopf (4) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelkammern (52) senkrecht zu den Abzweigungskanälen (50) ausgerichtet sind.
Dosierkopf (4) nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Ausgangskanälen (54), wobei in jede der Sammelkammern (52) zumindest zwei, vorzugsweise drei, der Ausgangskanäle (54) münden.
Dosierkopf (4) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem der Ausgangskanäle (54) eine der Dosierkanülen (16) abschnittweise angeordnet ist.
Dosierkopf (4) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flüssigkeitseintrittsende (64) einer im jeweiligen Ausgangskanal (54) angeordneten Dosierkanüle (16) in einem Bereich platziert ist, in welchem der Ausgangskanal (54) in eine der Sammelkammern (52) mündet.
Dosierkopf (4) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Gewindehülsen (56), wobei in jeden der Ausgangskanäle (54) eine der Gewindehülsen (56) abschnittsweise eingeschraubt ist.
Dosierkopf (4) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass in jede der Gewindehülsen (56) eine der Dosierkanülen (16) abschnittsweise eingeschweißt oder eingeklebt ist.
Dosierkopf (4) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Dosierkanülen (16) schräg in einer der Gewindehülsen (56) angeordnet ist.
Dosierkopf (4) nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindehülsen (56) jeweils einen Kragen (60) aufweisen.
Dosierkopf (4) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abdichten der Ausgangskanäle (54) an den Kragen (60) der Gewindehülsen (56) jeweils eine Dichtungsscheibe (62) platziert ist.
Dosierkopf (4) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Verteilerplatte (12), in welcher der Verteilerkanal (48) angeordnet ist, und eine an die Verteilerplatte (12) angeschweißte oder angeklebte Deckelplatte (14).
Dosierkopf (4) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelplatte (14) eine Einlassöffnung (58) zum Einleiten der Flüssigkeit (8) in den Verteilerkanal (48) aufweist.
Dosierkopf (4) nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Platten (12, 14) aus Kunststoff bestehen.
Dosiervorrichtung (2) mit einem Dosierkopf (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem Flüssigkeitsbehälter (6), welcher eine Flüssigkeit (8) enthält.
Dosiervorrichtung (2) nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch eine Dosierpumpe (18) zum Fördern der Flüssigkeit (8) aus dem Flüssigkeitsbehälter (6) hin zum Dosierkopf (4).
Dosiervorrichtung (2) nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierpumpe (18) eine Membranpumpe ist.
Dosiervorrichtung (2) nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierpumpe (18) über eine Leitung (22), welche ein Rückschlagventil (24) aufweist, mit dem Dosierkopf (4) hydraulisch verbunden ist.
Dosiervorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsbehälter (6) unterhalb des Dosierkopfs (4) angeordnet ist.
Dosiervorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 26 bis 30, gekennzeichnet durch eine Sensoreinheit (26) zur Positionsermittlung.