排气系统及其方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201210277403.1

申请日:

2012.08.06

公开号:

CN102909205A

公开日:

2013.02.06

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):B08B 15/00申请公布日:20130206|||实质审查的生效IPC(主分类):B08B 15/00申请日:20120806|||公开

IPC分类号:

B08B15/00; H01L21/02

主分类号:

B08B15/00

申请人:

睿纳有限责任公司

发明人:

迪尔克·巴赖斯; 弗洛里安·卡尔滕巴赫; 安德烈·林德特; 帕斯奎尔·罗恰; 霍尔格·施普伦格

地址:

德国居滕巴赫

优先权:

2011.08.05 DE 102011109568.7

专利代理机构:

北京集佳知识产权代理有限公司 11227

代理人:

寇英杰;王婧

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内容摘要

本发明涉及一种改善在衬底的化学连续式处理过程中去除含有反应气体的空气的设备及方法。该设备通过传送气体从用于扁平物体的单侧湿法化学处理的连续式设备中去除气态反应产物,其包括入口、用于收容处理液的处理池、具有传送面的用于沿传送方向水平传送扁平物体的连续式传送器件、出口以及布置在传送面上方的用于气态反应产物的集气室。其特征在于:为形成排气通道,集气室在出口的区域设置入口开口以及在入口的区域设置出口开口,以该方式使得传送气体能够沿与传送方向相反的方向且基本平行于传送面和传送方向流动穿过排气通道。本发明方法的特征在于:排气通道中的传送气体被导向与传送方向相反的方向并且基本平行于传送面以及传送方向。

权利要求书

权利要求书一种设备,其通过传送气体(G)从用于扁平物体(3)的单侧湿法化学处理的连续式设备(1)中去除气态反应产物(2),所述设备包括入口(8)、用于收容处理液(F)的处理池(4)、具有传送面(6)的用于沿传送方向(7)水平传送扁平物体(3)的连续式传送器件(5)、出口(9)以及布置在所述传送面(6)上方的用于气态反应产物(2)的集气室(10),其特征在于:为形成排气通道(13),所述集气室(10)在所述出口(9)的区域设置入口开口(11)以及在所述入口(8)的区域设置出口开口(12),以这样的方式使得所述传送气体(G)能够沿与所述传送方向(7)相反的方向并且基本平行于所述传送面(6)和所述传送方向(7)流过所述排气通道(13)。
根据权利要求1所述的设备,其中,所述入口开口(11)由所述设备的所述出口(9)形成,并且/或者所述出口开口(12)由所述设备的所述入口(8)形成。
根据权利要求1或2所述的设备,还包括气体传输器件和/或用于影响所述传送气体(G)的流动速率的装置,所述气体传输器件布置于所述排气通道(13)的区域中,并且/或者其流体连接到所述排气通道(13)。
根据权利要求3所述的设备,还包括控制单元,所述控制单元控制所述气体传输器件和/或用于影响流动速率的装置。
根据权利要求1~4中任一项所述的设备,还包括用于所述传送气体(G)的流动的水平校准的装置(14)。
根据权利要求1~5中任一项所述的设备,其中,至少一个另外的入口开口和/或出口开口布置在所述集气室(10)的区域中。
根据权利要求1~6中任一项所述的设备,其中,所述传送气体(G)是空气,并且/或者,相对于所述排气通道(13)的1m2横截面积,所述传送气体(G)的流量被调整为0.1‑5m3/min,优选为1m3/min;并且/或者其中,流动速率中的指向所述传送方向(7)反向的分量在所述传送面(6)的区域中为0.01‑5m/s,优选为1m/s。
一种方法,其使用权利要求1‑7中任一项所述的设备通过传送气体(G)从用于扁平物体(3)的单侧湿法化学处理的连续式设备(1)中去除气态反应产物(2),其特征在于:所述排气通道(13)中的所述传送气体(G)被导向与所述传送方向(7)相反的方向并且基本平行于所述传送面(6)以及所述传送方向(7)。
根据权利要求8所述的方法,其中,所述设备包括入口(8)、用于收容处理液(F)的处理池(4)、具有传送面(6)的用于沿传送方向(7)水平传送扁平物体(3)的连续式传送器件(5)、出口(9)以及布置在所述传送面(6)上方的用于气态反应产物(2)的集气室(10),并且其中,为形成排气通道(13),所述集气室(10)在所述出口(9)的区域设置入口开口(11)以及在所述入口(8)的区域设置出口开口(12)。
根据权利要求8或9所述的方法,其中,所述传送气体(G)具有由布置在所述排气通道(13)的区域中并且/或者流体连接到所述排气通道(13)的至少一个气体传输器件产生的气流,并且/或者所述气流通过用于所述传送气体(G)的所述气流的水平校准的装置(14)而偏转。
根据权利要求8‑10中任一项所述的方法,其中,所述排气通道(13)中的所述传送气体(G)的所述气流的速率根据所述传送气体(G)所导出的气态反应产物(2)的浓度来控制。

说明书

说明书排气系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种改善在衬底的化学连续式处理过程中去除含有反应气体的空气的设备及方法。
背景技术
在现有技术的状态下,公知用于扁平物体的湿法化学蚀刻的连续式设备。这样的物体例如是半导体和太阳能电池生产中使用的硅衬底。对于某些工艺步骤,这种衬底的仅仅单侧湿法化学处理是期望的。在此处理过程中,仅仅衬底的一侧进行处理,而另一侧仍然保持原始状态。一般地,这种处理在湿法化学设备中实施,其中,衬底通过处理液或沿其表面传送。
从现有技术中已知各种用于单侧湿法蚀刻处理的方法。
根据第一种方案,不处理的一侧使用保护层来保护,该保护层必须在(湿法化学)工艺步骤之前施加,并且该保护层在此工艺步骤之后必须再次移除。这里,该方案的缺点在于额外要求了保护涂层的施加工作和移除工作。
根据第二种方案,不处理的一侧靠在密封台表面上,例如其整个表面靠在真空吸盘上;或者例如至少可以由密封唇形成的边界区域靠在密封台表面上。这样,在湿法蚀刻工艺步骤中,处理液接触不到衬底的不处理一侧。该方案的缺点在于此非微小的技术工作以及经常接触的敏感衬底表面可能被保护的反表面(counter surface)所损坏或污染的事实。
根据另外一种方案,必须处理的衬底以沿着处理液表面的方式导引,这样,仅仅其下侧以及可选的边缘与处理液接触。这样的处理方法例如在文献EP1 733 418中公开。只要传送通过处理液相应谨慎地进行,衬底的顶侧保持未处理,不需要保护层或者不需要接触反表面。
但是,问题在于湿法化学处理过程中由于化学反应产生的气泡,例如,氮氧化物(NOx),其积聚在衬底的下侧,当沿传送方向看时,其最终在有角衬底的后边缘或圆形衬底的后侧区域处上升到液面,并且它们在此处最终爆裂。由于气泡爆裂,可能形成以不期望的方式污染衬底顶侧(尤其是后侧区域)的微小液滴,从而负面影响处理结果。此外,(未受保护的)衬底顶侧遭到这些液滴以及其他随机的活性气体的侵袭,这也导致该侧的不期望的改变。
接着,反应气体积聚在处理液和衬底上方的区域。因此,这样的连续式设备一般进行反应气体的排气。公知设备中的排气总是直接沿垂直向上的方向进行,一般通过保护栅格。为了获得反应气体的快速排气,排气经常全负荷进行。结果,不可能进一步增大排气能力。保护栅格意味着额外的流动阻力,这进一步降低排气的容积得率(volumetric yield)。然而,输入功率的进一步增大是不合算的,使得无论排气如何进行,不期望的气态反应产物的浓度仍保持较高。这样排气的另一个问题在于这样的事实,在处理液的表面可能形成波纹,这可能导致衬底顶侧的浸湿。此外,向上导向的过度强力抽吸可能导致衬底的上升,这在任何情况下都必须避免的。另外,不可能完全排除垂直抽吸将气泡爆裂过程中形成的液滴抛到衬底的顶侧的可能性。
发明内容
本发明的目的因此在于提供一种设备和方法,其能实施扁平物体例如硅衬底的单侧湿法化学处理,同时排出产生的反应气体,其中在不需要保护顶侧的情况下避免上述问题,即由于爆裂气泡引起的顶侧的不期望浸湿。这可以在不需要进一步增大输入功率的情况下获得。
本发明进一步适应于以简单划算的方式对现有设备进行改进,以解决排气不足的问题。
根据本发明的主权利要求所述的设备以及根据权利要求8所述的方法实现上述目的。其他优选实施例可以从从属权利要求、说明书以及附图中得到。
下面,首先描述本发明所基于的设备。接着陈述可以由这样的设备所执行的本发明的方法。
本发明的设备用于从相应地设置用于扁平物体的单侧湿法化学处理的连续式设备中去除气态反应产物。该设备包括入口、用于收容例如可以是蚀刻液或清洁液的处理液的处理池、具有传送面的用于沿传送线在传送方向上水平传送扁平物体的连续式传送器件(其中,例如辊、传送带、带状物或杆被讨论为传送器件)、待处理的物体通过其分别进入或离开设备的出口及布置在传送面上方的用于气态反应产物的集气室。传送方向定义为从入口到出口的方向。一般而言,集气室的侧边由相应壁限定并且顶壁由室顶限定。根据本发明,该设备特征在于:为形成排气通道,集气室在出口的区域设置入口开口以及在入口的区域设置出口开口,以这样的方式使得传送气体能够沿与传送方向相反地流动穿过排气通道。
换而言之,设备在传送线的一端的区域具有入口开口以及在传送线的另一端的区域具有出口开口,使得新鲜空气入口和排气出口之间形成排气通道,该排气通道包括集气室,并且上述传送气体可以沿水平方向均匀地流动穿过排气通道。因此,本发明的设备与公知设备的不同之处在于,排出空气,即充满气态反应产物的传送气体不是沿垂直方向去除,而是至少具有平行于传送面的一个气流分量。
由此形成的气流基本水平地,即平行于传送面并且还平行于传送方向,流动。有效地避免了强力抽吸引起的衬底上升或者可能污染衬底表面的波纹的产生。因为从新鲜空气入口到排气出口的路径上不存在流体阻碍,所以比垂直工作的设备所需更低的功率就足够了。
尤其是新鲜空气入口布置在出口的区域以及排气出口布置在入口的区域,使得传送气体可以从设备的出口到入口均匀地流动穿过排气通道,从而实现避免污染的效果。结果,传送气体的流动方向与传送方向相反。根据本发明的新鲜空气入口和排气出口的布置的效果在于,在衬底后部区域上升并在该处爆裂的气泡所导致的上述液滴被传送离开衬底的表面。因此,液滴的薄雾不可能从形成液滴的气泡上升处的衬底后边缘到达衬底的表面。
很显然,后一衬底距离前一衬底的距离必须足够大,以避免前一衬底的后边缘处形成的液滴对后一衬底的污染。
优选地,入口开口由设备的出口形成,并且/或者出口开口由设备的(衬底)入口形成。这样,获得设备的尤其简单的构造。
可选地,在入口和出口的区域中可以设置专用开口,传送气体通过该专用开口进入和离开设备。这样的开口例如可以布置在入口和/或开口的正上方或侧边。另外,在另一个位置吸入或排放传送气体的管道同样也可以,只要这些管道分别开始于或结束于入口或开口区域中的相应位置处。
很显然,用于传输传送气体的相应气体传输器件必须存在或者使设备配置有相应的功能。因此,优选地,本发明的设备具有布置于排气通道的区域中并且/或者流体连接到排气通道的气体传输器件。同样显然,可以存在几个这样的气体传输器件,其根据本发明为设备的各个子部分分别供应新鲜空气或者从其抽取排出气体。也可以组合供应器件或排出器件。这些器件可以直接布置到集气室(例如,以风扇的形式),或者传送气体短暂地且在非显著地改变如权利要求所述的水平流动的情况下通过垂直或侧向离开管道导引,在离开管道处,传送气体被相应地加速。
根据更优选的实施例,设备具有布置在入口区域的抽吸喇叭(suction bell)。抽吸喇叭具有吸入排出空气并将排出空气传输出设备的足够大小的抽吸喇叭开口。更优选地,抽吸喇叭开口布置在排气通道的区域(在气相内,水平抽吸)。可选地,抽吸喇叭开口位于排出气体通道的上方(在气相之上,垂直抽吸)。
根据另一实施例,该设备包括影响传送气体即新鲜空气和/或排出空气的流动速率的装置。这样的装置优选为风门片等,其改变供应新鲜空气并且/或者抽取排出空气的部件的横截面,使得能够以适当方式影响排出空气流动的强度和气体传输器件的功率变化。
然后更优选的是,该设备也包括分别控制气体传输器件的控制单元或控制用于影响流动速率的装置的控制单元。这样,流动速率的改变同样可以自动进行。
根据又一实施例,本发明的设备包括用于传送气体(G)流动的水平校准的装置。这意味着,可能最初垂直或从侧边流动进入集气室的传送气体可以被帘子、隔板等以这样的方式偏转,使得形成根据本发明所要求的流动。显然,类似地,上述情况可以分别对传送气体或排出空气的流出同样有效。
更优选地,可以存在用于偏转一般从上流入排气通道的新鲜空气的一个或几个偏转喇叭(deflection bell),偏转喇叭位于(衬底)出口的区域,即,在传送线的端部。为了均匀化,空气可以从优选开孔的室顶区域(栅格)导引进入这样的偏转喇叭。传送气体最终沿水平方向并且因此平行于传送面和由后者传送的扁平物体以及与传送方向相反地离开偏转喇叭。
更优选地,开孔面积至少与偏转喇叭的开口面积一样大。这些开口的面积优选地至少与优选存在的抽吸喇叭的上述抽吸喇叭开口的面积一样大。
根据又一实施例,至少一个另外的入口开口和/或出口开口布置在集气室的区域中。在本发明的设备很长时或者在集气室包括不同处理池以及因此包括不同部分时,这总是有利的。然后更优选的是,这些入口和/或开口中每一个连接到单独的气体传输器件。这样,在不提供非常强大的气体传输装置的情况下可以确保传送气体具有足够大的传送速率,或者,可以确保连续式设备的不同部分中产生的不同反应气体彼此不混合。另外,只要能够相应地灵活控制气体传输装置,就可以以简单的方式产生不同并且容易改变的气流速率和可选的气流方向。
根据更优选实施例,传送气体是空气。很自然地,根据不同应用,其他气体也是可以的。同样包括清洁或处理气体。
此外,相对于排气通道的1m2横截面积,传送气体的优选流量被调整为0.1‑5m3/min,更优选为1m3/min;并且/或者,流动速率中的与传送方向相反指向(并与传送方向平行)的分量在传送面的区域中为0.01‑5m/s,更优选为1m/s。
本发明也可以用作提供用于改造现有技术中已知设备的转换套件。相应地,这样的转换套件包括用于关闭最初排出空气开口的挡板以及布置在入口或出口的区域中的新鲜空气入口和/或排出空气出口,最初排出空气开口设置用于垂直通过并且将集气室限制到其顶部,其中,新鲜空气入口具有到外部的流体连接通道,并且排出空气出口具有到气体传输器件的流体连接通道。换而言之,转换套件提供将进行垂直排出空气抽吸的一般设备改造成根据本发明具有水平流动的设备所需的全部主要部件。显然,优选地,设置新鲜空气入口以及排出空气出口,以及一般已经存在的气体传输器件的互连导致与传输方向相反穿过的气流。还显然,其他上述部件,诸如用于水平校准传送气体的特别装置可以包含在上述转换套件中。
根据上述转换套件的优选实施例,布置在排出空气出口上方的挡板(并且仅仅此板)具有通到位于上方的最初排出空气开口的缺口。这样,确保排出空气仅在引入排气室的流动路径的端部以及因此在改造后的连续式设备的入口处在垂直方向上(虽然是在垂直方向上)被抽吸离开,其可以在集气室的剩余区域中仅仅水平流动,如本发明所要求的,因为最初存在的垂直开口被剩下的挡板关闭。
如上所述,本发明还涉及一种从用于扁平物体的单侧湿法化学处理的连续式设备中去除气态反应产物的传送气体调节方法。
因此,本发明涉及一种使用前面描述的设备通过传送气体从用于扁平物体的单侧湿法化学处理的连续式设备中去除气态反应产物的方法,其中该方法的特征在于:排气通道中的传送气体被导向与传送方向相反的方向,并且基本平行于传送面以及传送方向。
为了避免重复,参考关于本发明的设备的上述描述。
基本上,用于去除气态反应产物的传送气体的流动方向具有平行于传送方向的一个或几个分量。在集气室内部位置处的流动的每个矢量具有一个或几个分量,例如,垂直分量、指向传送方向的分量以及垂直于其他两种分量的侧向导向的分量。因此,分量优选地沿着与连续式设备的相应主方向相对应的直角坐标系的轴线。现在,根据本发明,平行于传送面并且平行于传送方向的分量可以不是零,但是其必须与传送方向相反。这意味着流动并不仅仅包括垂直分量。对于气流分段移动的情况,即,不具有从入口到出口连续并且平行于传送面的路径的情况,个别的或分段的气流的各个分量必须以适当方式被类似地导向。后者尤其指这样的情况,连续式设备包括几个排出空气分段,其彼此独立地具有本发明的气流分量。在下面,除非另有陈述,为简单的原因,假设存在一个单独的排气通道。
根据优选实施例,传送气体的流动方向仅具有平行于传送面移动的分量。这意味着,气流仅包括水平分量。这样的分量例如可以相对于传送方向横向流动,即,(当沿传送方向看时)从左到右和/或反之亦然。
根据另一更优选实施例,传送气体的流动方向还仅具有平行为传送方向的分量。这意味着,气流仅包括沿着传送方向和/或与之相反的水平分量。
显然,平行于传送面的分量不必然同样平行于传送方向。然而,相反,平行于传送方向的分量也必然平行于传送面。
更优选的是,这些分量在连续式设备的入口和出口之间不仅平行于传送面,而且尽可能平行于传送方向。
更优选的是,每个/所有分量(尽可能地)分别从出口到入口导向,并且因此与传送方向相反。显然,例如在入口开口和/或出口开口的区域中,由于结构原因,其在不超出本发明范围的情况下必须偏离此方向。对于上述的对流,这在连续式设备的入口区域尤其不成问题,其原因在于,衬底的处理才刚刚开始,所以此处没有气泡。
另外优选的是,传送气体具有由至少一个气体传输器件产生并且/或者被用于水平校准传送气体的流动的装置导向即偏转的气流,该气体传输器件布置在排气通道的区域并且/或者流体连接到排气通道。这些优选这样使用的器件和装置已经在上面描述过了,此处省略重复描述。
根据又一实施例,偏转的角度或强度取决于流动速率。这意味着,与需要具有较大半径和流线形状的较轻微的偏转的较高流动速率相比,对于较低流动速率而言,可以使用更强更突然(abrupt)的偏转。
较低流动速率在0.01‑1m/s的范围内,而较高流动速率可以达到5m/s以及更高。
根据又一实施例,根据传送气体所导出的气态反应产物的浓度,控制排气通道中的传送气体的流动速率。因此,对于较低浓度,较低的流动速率足以。这样,在不同的情况下,可以做出最经济的反应。优选地,设置相对应的传感器,其测量排出空气的污染程度并且将其分别传给控制单元或相对应设置的风门片,使得可以根据需要控制流动速率。
在下面,借助于附图,描述本发明的优选实施例。
附图说明
图1示出根据现有技术状态的具有排气装置的连续式设备。
图2示出具有根据本发明的装置的连续式设备。
图3示出实施根据本发明的方法时的单个扁平物体的区域中的情况。
具体实施方式
图1中图示的设备给出了公知连续式设备1的排气装置的构造的概略图。此设备1包括充满处理液F的处理池4。在处理液F的表面,本方案中被称为衬底的扁平物体3在传送面6上沿传送方向7水平导引。为此,使用连续式传送装置5,在图示示例中,其具有许多彼此之间布置足够近的辊(图中示出为大的实心圆)。基于在垂直方向精确调整的位置,衬底3仅仅单侧即下侧被处理液F处理。
集气室10位于充满处理液F的处理池4上方。集气室10通过栅格与位于集气室10上方的排气室分隔。衬底3通过入口8进入集气室10,通过出口9离开集气室10。集气室10用来收集气态反应产物2(在所有图中示为小的非实心圆)。这些反应产物2在化学处理过程中尤其是在衬底3的下侧形成,其从处理液F中浮现出,并且必须传送离开以避免衬底顶侧的不期望处理。为此,传送气体G,本案中的周围空气,通过入口8和出口9抽吸进来。传送气体G使得反应产物2与其一起沿其路径穿过在向上的方向上限制集气室10的栅格。传送气体G的流动用粗实线箭头表示。反应产物2的几条流路用细虚线箭头表示。如从图1中可以得到,这些流路没有沿着从处理液F表面到栅格的最短路径流动并穿过栅格,而是首先以不受控制的方式漂过集气室10,直到距离栅格足够近。此原因在于,集气室10的中央区域的传送气体G的垂直流动非常弱。因此,尤其在中央区域,衬底顶侧被气态反应产物2的不期望处理的危险增大。此外,当反应产物2突破处理液F的表面时,形成的液滴以不受控制的方式沿所有方向(未示出)飞散。因此,同样存在衬底表面的污染危险。
根据图2所示本发明的设备有效地避免这些问题。设备在传送线的一端(出口9)的区域具有入口开口11以及在传送线的另一端(入口8)的区域中具有出口开口12,使得在入口开口11和出口开口12之间形成包括集气室10的排气通道13,通过该排气通道13,传送气体G可以沿与传送方向7相反的方向流动。
为了确保流入集气室10的出口9区域中的传送气体G基本不具有垂直分量,此处设置传送气体G的流动的水平校准装置14,在本案中设计为隔板。
因为排气通道13在其端部前不远处具有出口开口12,在本案中,布置在连续式设备1的入口8的区域中,传送气体G基本水平地流过集气室10。由此获得以下好处。
气流在集气室10的任何位置以相同速度和强度流动。绝不会出现像公知设备那样的不均匀去除。
因为没有栅格等阻碍传送气体G的流动,气体传送装置(未示出)可以设计成相应较小的尺寸,或者对于给定尺寸,其一般具有功率储备(power reserve)。
因为传送气体G沿与传送方向7相反的方向流动,故而避免了因飞散液体对衬底顶侧的污染。
该情况在图3中示出。因为连续式传送装置5的辊如旋转箭头所示地顺时针旋转,所以传送方向7在图中为从左向右的方向。衬底3的垂直位置被精确调整,使得仅其下侧与处理液F接触。此外,当处理液F被辊5带起并间接地传输到被定位成比图示位置稍高一点的衬底3上时(根据未图示的方案),也可以获得相当的处理结果。
根据本发明主张的,为了去除气态反应产物2,传送气体G的流动方向具有与传送方向7相反指向的分量。甚至于其主要具有与传送面6平行的分量。例外情况为新鲜空气入口11以及排出空气出口12的区域,在该区域,基于结构原因,流动格外地还具有垂直分量。
可以看出,累积在衬底3下侧的气态反应产物2在衬底后边缘(图中的左侧)区域上升。由于用粗实线箭头表示的传送气体G的流动,在气泡的爆裂过程中形成的飞散液体被传送远离衬底3的后边缘和表面(朝向图中的左侧)。结果,不需要担忧衬底顶侧的污染。本发明的设备和方法在这方面显著不同于公知技术中已知的设备和方法。
本发明以一种有益的方式提供设备和方法,其能进行扁平物体例如硅衬底的单侧湿法化学处理,同时排出产生的反应气体,其中在不需要保护顶侧的情况下避免了由于爆裂气泡引起的顶侧的不期望浸湿的上述问题。本发明的一个实施例能够以简单划算的方式对现有设备进行改进。
符号说明
1  连续式设备
2  气态反应产物
3  扁平物体,衬底
4  处理池
5  连续式传送装置,辊
6  传送面
7  传送方向
8  入口
9  出口
10 集气室
11 新鲜空气入口,入口开口
12 排出空气出口,出口开口
13 排气通道
14 水平校准装置
F  处理液
G  传送气体

排气系统及其方法.pdf_第1页
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1、(10)申请公布号 CN 102909205 A(43)申请公布日 2013.02.06CN102909205A*CN102909205A*(21)申请号 201210277403.1(22)申请日 2012.08.06102011109568.7 2011.08.05 DEB08B 15/00(2006.01)H01L 21/02(2006.01)(71)申请人睿纳有限责任公司地址德国居滕巴赫(72)发明人迪尔克巴赖斯弗洛里安卡尔滕巴赫安德烈林德特 帕斯奎尔罗恰霍尔格施普伦格(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司 11227代理人寇英杰 王婧(54) 发明名称排气系统及其方法(57。

2、) 摘要本发明涉及一种改善在衬底的化学连续式处理过程中去除含有反应气体的空气的设备及方法。该设备通过传送气体从用于扁平物体的单侧湿法化学处理的连续式设备中去除气态反应产物,其包括入口、用于收容处理液的处理池、具有传送面的用于沿传送方向水平传送扁平物体的连续式传送器件、出口以及布置在传送面上方的用于气态反应产物的集气室。其特征在于:为形成排气通道,集气室在出口的区域设置入口开口以及在入口的区域设置出口开口,以该方式使得传送气体能够沿与传送方向相反的方向且基本平行于传送面和传送方向流动穿过排气通道。本发明方法的特征在于:排气通道中的传送气体被导向与传送方向相反的方向并且基本平行于传送面以及传送方向。

3、。(30)优先权数据(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书7页 附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 7 页 附图 1 页1/1页21.一种设备,其通过传送气体(G)从用于扁平物体(3)的单侧湿法化学处理的连续式设备(1)中去除气态反应产物(2),所述设备包括入口(8)、用于收容处理液(F)的处理池(4)、具有传送面(6)的用于沿传送方向(7)水平传送扁平物体(3)的连续式传送器件(5)、出口(9)以及布置在所述传送面(6)上方的用于气态反应产物(2)的集气室(10),其特征在于:为形成排气通道(13),所述集气室(10)在所述出口(。

4、9)的区域设置入口开口(11)以及在所述入口(8)的区域设置出口开口(12),以这样的方式使得所述传送气体(G)能够沿与所述传送方向(7)相反的方向并且基本平行于所述传送面(6)和所述传送方向(7)流过所述排气通道(13)。2.根据权利要求1所述的设备,其中,所述入口开口(11)由所述设备的所述出口(9)形成,并且/或者所述出口开口(12)由所述设备的所述入口(8)形成。3.根据权利要求1或2所述的设备,还包括气体传输器件和/或用于影响所述传送气体(G)的流动速率的装置,所述气体传输器件布置于所述排气通道(13)的区域中,并且/或者其流体连接到所述排气通道(13)。4.根据权利要求3所述的设备。

5、,还包括控制单元,所述控制单元控制所述气体传输器件和/或用于影响流动速率的装置。5.根据权利要求14中任一项所述的设备,还包括用于所述传送气体(G)的流动的水平校准的装置(14)。6.根据权利要求15中任一项所述的设备,其中,至少一个另外的入口开口和/或出口开口布置在所述集气室(10)的区域中。7.根据权利要求16中任一项所述的设备,其中,所述传送气体(G)是空气,并且/或者,相对于所述排气通道(13)的1m2横截面积,所述传送气体(G)的流量被调整为0.1-5m3/min,优选为1m3/min;并且/或者其中,流动速率中的指向所述传送方向(7)反向的分量在所述传送面(6)的区域中为0.01-。

6、5m/s,优选为1m/s。8.一种方法,其使用权利要求1-7中任一项所述的设备通过传送气体(G)从用于扁平物体(3)的单侧湿法化学处理的连续式设备(1)中去除气态反应产物(2),其特征在于:所述排气通道(13)中的所述传送气体(G)被导向与所述传送方向(7)相反的方向并且基本平行于所述传送面(6)以及所述传送方向(7)。9.根据权利要求8所述的方法,其中,所述设备包括入口(8)、用于收容处理液(F)的处理池(4)、具有传送面(6)的用于沿传送方向(7)水平传送扁平物体(3)的连续式传送器件(5)、出口(9)以及布置在所述传送面(6)上方的用于气态反应产物(2)的集气室(10),并且其中,为形成。

7、排气通道(13),所述集气室(10)在所述出口(9)的区域设置入口开口(11)以及在所述入口(8)的区域设置出口开口(12)。10.根据权利要求8或9所述的方法,其中,所述传送气体(G)具有由布置在所述排气通道(13)的区域中并且/或者流体连接到所述排气通道(13)的至少一个气体传输器件产生的气流,并且/或者所述气流通过用于所述传送气体(G)的所述气流的水平校准的装置(14)而偏转。11.根据权利要求8-10中任一项所述的方法,其中,所述排气通道(13)中的所述传送气体(G)的所述气流的速率根据所述传送气体(G)所导出的气态反应产物(2)的浓度来控制。权 利 要 求 书CN 102909205。

8、 A1/7页3排气系统及其方法技术领域0001 本发明涉及一种改善在衬底的化学连续式处理过程中去除含有反应气体的空气的设备及方法。背景技术0002 在现有技术的状态下,公知用于扁平物体的湿法化学蚀刻的连续式设备。这样的物体例如是半导体和太阳能电池生产中使用的硅衬底。对于某些工艺步骤,这种衬底的仅仅单侧湿法化学处理是期望的。在此处理过程中,仅仅衬底的一侧进行处理,而另一侧仍然保持原始状态。一般地,这种处理在湿法化学设备中实施,其中,衬底通过处理液或沿其表面传送。0003 从现有技术中已知各种用于单侧湿法蚀刻处理的方法。0004 根据第一种方案,不处理的一侧使用保护层来保护,该保护层必须在(湿法化。

9、学)工艺步骤之前施加,并且该保护层在此工艺步骤之后必须再次移除。这里,该方案的缺点在于额外要求了保护涂层的施加工作和移除工作。0005 根据第二种方案,不处理的一侧靠在密封台表面上,例如其整个表面靠在真空吸盘上;或者例如至少可以由密封唇形成的边界区域靠在密封台表面上。这样,在湿法蚀刻工艺步骤中,处理液接触不到衬底的不处理一侧。该方案的缺点在于此非微小的技术工作以及经常接触的敏感衬底表面可能被保护的反表面(counter surface)所损坏或污染的事实。0006 根据另外一种方案,必须处理的衬底以沿着处理液表面的方式导引,这样,仅仅其下侧以及可选的边缘与处理液接触。这样的处理方法例如在文献E。

10、P1 733 418中公开。只要传送通过处理液相应谨慎地进行,衬底的顶侧保持未处理,不需要保护层或者不需要接触反表面。0007 但是,问题在于湿法化学处理过程中由于化学反应产生的气泡,例如,氮氧化物(NOx),其积聚在衬底的下侧,当沿传送方向看时,其最终在有角衬底的后边缘或圆形衬底的后侧区域处上升到液面,并且它们在此处最终爆裂。由于气泡爆裂,可能形成以不期望的方式污染衬底顶侧(尤其是后侧区域)的微小液滴,从而负面影响处理结果。此外,(未受保护的)衬底顶侧遭到这些液滴以及其他随机的活性气体的侵袭,这也导致该侧的不期望的改变。0008 接着,反应气体积聚在处理液和衬底上方的区域。因此,这样的连续式。

11、设备一般进行反应气体的排气。公知设备中的排气总是直接沿垂直向上的方向进行,一般通过保护栅格。为了获得反应气体的快速排气,排气经常全负荷进行。结果,不可能进一步增大排气能力。保护栅格意味着额外的流动阻力,这进一步降低排气的容积得率(volumetric yield)。然而,输入功率的进一步增大是不合算的,使得无论排气如何进行,不期望的气态反应产物的浓度仍保持较高。这样排气的另一个问题在于这样的事实,在处理液的表面可能形成波纹,这可能导致衬底顶侧的浸湿。此外,向上导向的过度强力抽吸可能导致衬底的上升,这说 明 书CN 102909205 A2/7页4在任何情况下都必须避免的。另外,不可能完全排除垂。

12、直抽吸将气泡爆裂过程中形成的液滴抛到衬底的顶侧的可能性。发明内容0009 本发明的目的因此在于提供一种设备和方法,其能实施扁平物体例如硅衬底的单侧湿法化学处理,同时排出产生的反应气体,其中在不需要保护顶侧的情况下避免上述问题,即由于爆裂气泡引起的顶侧的不期望浸湿。这可以在不需要进一步增大输入功率的情况下获得。0010 本发明进一步适应于以简单划算的方式对现有设备进行改进,以解决排气不足的问题。0011 根据本发明的主权利要求所述的设备以及根据权利要求8所述的方法实现上述目的。其他优选实施例可以从从属权利要求、说明书以及附图中得到。0012 下面,首先描述本发明所基于的设备。接着陈述可以由这样的。

13、设备所执行的本发明的方法。0013 本发明的设备用于从相应地设置用于扁平物体的单侧湿法化学处理的连续式设备中去除气态反应产物。该设备包括入口、用于收容例如可以是蚀刻液或清洁液的处理液的处理池、具有传送面的用于沿传送线在传送方向上水平传送扁平物体的连续式传送器件(其中,例如辊、传送带、带状物或杆被讨论为传送器件)、待处理的物体通过其分别进入或离开设备的出口及布置在传送面上方的用于气态反应产物的集气室。传送方向定义为从入口到出口的方向。一般而言,集气室的侧边由相应壁限定并且顶壁由室顶限定。根据本发明,该设备特征在于:为形成排气通道,集气室在出口的区域设置入口开口以及在入口的区域设置出口开口,以这样。

14、的方式使得传送气体能够沿与传送方向相反地流动穿过排气通道。0014 换而言之,设备在传送线的一端的区域具有入口开口以及在传送线的另一端的区域具有出口开口,使得新鲜空气入口和排气出口之间形成排气通道,该排气通道包括集气室,并且上述传送气体可以沿水平方向均匀地流动穿过排气通道。因此,本发明的设备与公知设备的不同之处在于,排出空气,即充满气态反应产物的传送气体不是沿垂直方向去除,而是至少具有平行于传送面的一个气流分量。0015 由此形成的气流基本水平地,即平行于传送面并且还平行于传送方向,流动。有效地避免了强力抽吸引起的衬底上升或者可能污染衬底表面的波纹的产生。因为从新鲜空气入口到排气出口的路径上不。

15、存在流体阻碍,所以比垂直工作的设备所需更低的功率就足够了。0016 尤其是新鲜空气入口布置在出口的区域以及排气出口布置在入口的区域,使得传送气体可以从设备的出口到入口均匀地流动穿过排气通道,从而实现避免污染的效果。结果,传送气体的流动方向与传送方向相反。根据本发明的新鲜空气入口和排气出口的布置的效果在于,在衬底后部区域上升并在该处爆裂的气泡所导致的上述液滴被传送离开衬底的表面。因此,液滴的薄雾不可能从形成液滴的气泡上升处的衬底后边缘到达衬底的表面。0017 很显然,后一衬底距离前一衬底的距离必须足够大,以避免前一衬底的后边缘处形成的液滴对后一衬底的污染。说 明 书CN 102909205 A3。

16、/7页50018 优选地,入口开口由设备的出口形成,并且/或者出口开口由设备的(衬底)入口形成。这样,获得设备的尤其简单的构造。0019 可选地,在入口和出口的区域中可以设置专用开口,传送气体通过该专用开口进入和离开设备。这样的开口例如可以布置在入口和/或开口的正上方或侧边。另外,在另一个位置吸入或排放传送气体的管道同样也可以,只要这些管道分别开始于或结束于入口或开口区域中的相应位置处。0020 很显然,用于传输传送气体的相应气体传输器件必须存在或者使设备配置有相应的功能。因此,优选地,本发明的设备具有布置于排气通道的区域中并且/或者流体连接到排气通道的气体传输器件。同样显然,可以存在几个这样。

17、的气体传输器件,其根据本发明为设备的各个子部分分别供应新鲜空气或者从其抽取排出气体。也可以组合供应器件或排出器件。这些器件可以直接布置到集气室(例如,以风扇的形式),或者传送气体短暂地且在非显著地改变如权利要求所述的水平流动的情况下通过垂直或侧向离开管道导引,在离开管道处,传送气体被相应地加速。0021 根据更优选的实施例,设备具有布置在入口区域的抽吸喇叭(suction bell)。抽吸喇叭具有吸入排出空气并将排出空气传输出设备的足够大小的抽吸喇叭开口。更优选地,抽吸喇叭开口布置在排气通道的区域(在气相内,水平抽吸)。可选地,抽吸喇叭开口位于排出气体通道的上方(在气相之上,垂直抽吸)。002。

18、2 根据另一实施例,该设备包括影响传送气体即新鲜空气和/或排出空气的流动速率的装置。这样的装置优选为风门片等,其改变供应新鲜空气并且/或者抽取排出空气的部件的横截面,使得能够以适当方式影响排出空气流动的强度和气体传输器件的功率变化。0023 然后更优选的是,该设备也包括分别控制气体传输器件的控制单元或控制用于影响流动速率的装置的控制单元。这样,流动速率的改变同样可以自动进行。0024 根据又一实施例,本发明的设备包括用于传送气体(G)流动的水平校准的装置。这意味着,可能最初垂直或从侧边流动进入集气室的传送气体可以被帘子、隔板等以这样的方式偏转,使得形成根据本发明所要求的流动。显然,类似地,上述。

19、情况可以分别对传送气体或排出空气的流出同样有效。0025 更优选地,可以存在用于偏转一般从上流入排气通道的新鲜空气的一个或几个偏转喇叭(deflection bell),偏转喇叭位于(衬底)出口的区域,即,在传送线的端部。为了均匀化,空气可以从优选开孔的室顶区域(栅格)导引进入这样的偏转喇叭。传送气体最终沿水平方向并且因此平行于传送面和由后者传送的扁平物体以及与传送方向相反地离开偏转喇叭。0026 更优选地,开孔面积至少与偏转喇叭的开口面积一样大。这些开口的面积优选地至少与优选存在的抽吸喇叭的上述抽吸喇叭开口的面积一样大。0027 根据又一实施例,至少一个另外的入口开口和/或出口开口布置在集气。

20、室的区域中。在本发明的设备很长时或者在集气室包括不同处理池以及因此包括不同部分时,这总是有利的。然后更优选的是,这些入口和/或开口中每一个连接到单独的气体传输器件。这样,在不提供非常强大的气体传输装置的情况下可以确保传送气体具有足够大的传送速率,或者,可以确保连续式设备的不同部分中产生的不同反应气体彼此不混合。另外,只要说 明 书CN 102909205 A4/7页6能够相应地灵活控制气体传输装置,就可以以简单的方式产生不同并且容易改变的气流速率和可选的气流方向。0028 根据更优选实施例,传送气体是空气。很自然地,根据不同应用,其他气体也是可以的。同样包括清洁或处理气体。0029 此外,相对。

21、于排气通道的1m2横截面积,传送气体的优选流量被调整为0.1-5m3/min,更优选为1m3/min;并且/或者,流动速率中的与传送方向相反指向(并与传送方向平行)的分量在传送面的区域中为0.01-5m/s,更优选为1m/s。0030 本发明也可以用作提供用于改造现有技术中已知设备的转换套件。相应地,这样的转换套件包括用于关闭最初排出空气开口的挡板以及布置在入口或出口的区域中的新鲜空气入口和/或排出空气出口,最初排出空气开口设置用于垂直通过并且将集气室限制到其顶部,其中,新鲜空气入口具有到外部的流体连接通道,并且排出空气出口具有到气体传输器件的流体连接通道。换而言之,转换套件提供将进行垂直排出。

22、空气抽吸的一般设备改造成根据本发明具有水平流动的设备所需的全部主要部件。显然,优选地,设置新鲜空气入口以及排出空气出口,以及一般已经存在的气体传输器件的互连导致与传输方向相反穿过的气流。还显然,其他上述部件,诸如用于水平校准传送气体的特别装置可以包含在上述转换套件中。0031 根据上述转换套件的优选实施例,布置在排出空气出口上方的挡板(并且仅仅此板)具有通到位于上方的最初排出空气开口的缺口。这样,确保排出空气仅在引入排气室的流动路径的端部以及因此在改造后的连续式设备的入口处在垂直方向上(虽然是在垂直方向上)被抽吸离开,其可以在集气室的剩余区域中仅仅水平流动,如本发明所要求的,因为最初存在的垂直。

23、开口被剩下的挡板关闭。0032 如上所述,本发明还涉及一种从用于扁平物体的单侧湿法化学处理的连续式设备中去除气态反应产物的传送气体调节方法。0033 因此,本发明涉及一种使用前面描述的设备通过传送气体从用于扁平物体的单侧湿法化学处理的连续式设备中去除气态反应产物的方法,其中该方法的特征在于:排气通道中的传送气体被导向与传送方向相反的方向,并且基本平行于传送面以及传送方向。0034 为了避免重复,参考关于本发明的设备的上述描述。0035 基本上,用于去除气态反应产物的传送气体的流动方向具有平行于传送方向的一个或几个分量。在集气室内部位置处的流动的每个矢量具有一个或几个分量,例如,垂直分量、指向传。

24、送方向的分量以及垂直于其他两种分量的侧向导向的分量。因此,分量优选地沿着与连续式设备的相应主方向相对应的直角坐标系的轴线。现在,根据本发明,平行于传送面并且平行于传送方向的分量可以不是零,但是其必须与传送方向相反。这意味着流动并不仅仅包括垂直分量。对于气流分段移动的情况,即,不具有从入口到出口连续并且平行于传送面的路径的情况,个别的或分段的气流的各个分量必须以适当方式被类似地导向。后者尤其指这样的情况,连续式设备包括几个排出空气分段,其彼此独立地具有本发明的气流分量。在下面,除非另有陈述,为简单的原因,假设存在一个单独的排气通道。0036 根据优选实施例,传送气体的流动方向仅具有平行于传送面移。

25、动的分量。这意味着,气流仅包括水平分量。这样的分量例如可以相对于传送方向横向流动,即,(当沿传送方向看时)从左到右和/或反之亦然。说 明 书CN 102909205 A5/7页70037 根据另一更优选实施例,传送气体的流动方向还仅具有平行为传送方向的分量。这意味着,气流仅包括沿着传送方向和/或与之相反的水平分量。0038 显然,平行于传送面的分量不必然同样平行于传送方向。然而,相反,平行于传送方向的分量也必然平行于传送面。0039 更优选的是,这些分量在连续式设备的入口和出口之间不仅平行于传送面,而且尽可能平行于传送方向。0040 更优选的是,每个/所有分量(尽可能地)分别从出口到入口导向,。

26、并且因此与传送方向相反。显然,例如在入口开口和/或出口开口的区域中,由于结构原因,其在不超出本发明范围的情况下必须偏离此方向。对于上述的对流,这在连续式设备的入口区域尤其不成问题,其原因在于,衬底的处理才刚刚开始,所以此处没有气泡。0041 另外优选的是,传送气体具有由至少一个气体传输器件产生并且/或者被用于水平校准传送气体的流动的装置导向即偏转的气流,该气体传输器件布置在排气通道的区域并且/或者流体连接到排气通道。这些优选这样使用的器件和装置已经在上面描述过了,此处省略重复描述。0042 根据又一实施例,偏转的角度或强度取决于流动速率。这意味着,与需要具有较大半径和流线形状的较轻微的偏转的较。

27、高流动速率相比,对于较低流动速率而言,可以使用更强更突然(abrupt)的偏转。0043 较低流动速率在0.01-1m/s的范围内,而较高流动速率可以达到5m/s以及更高。0044 根据又一实施例,根据传送气体所导出的气态反应产物的浓度,控制排气通道中的传送气体的流动速率。因此,对于较低浓度,较低的流动速率足以。这样,在不同的情况下,可以做出最经济的反应。优选地,设置相对应的传感器,其测量排出空气的污染程度并且将其分别传给控制单元或相对应设置的风门片,使得可以根据需要控制流动速率。0045 在下面,借助于附图,描述本发明的优选实施例。附图说明0046 图1示出根据现有技术状态的具有排气装置的连。

28、续式设备。0047 图2示出具有根据本发明的装置的连续式设备。0048 图3示出实施根据本发明的方法时的单个扁平物体的区域中的情况。具体实施方式0049 图1中图示的设备给出了公知连续式设备1的排气装置的构造的概略图。此设备1包括充满处理液F的处理池4。在处理液F的表面,本方案中被称为衬底的扁平物体3在传送面6上沿传送方向7水平导引。为此,使用连续式传送装置5,在图示示例中,其具有许多彼此之间布置足够近的辊(图中示出为大的实心圆)。基于在垂直方向精确调整的位置,衬底3仅仅单侧即下侧被处理液F处理。0050 集气室10位于充满处理液F的处理池4上方。集气室10通过栅格与位于集气室10上方的排气室。

29、分隔。衬底3通过入口8进入集气室10,通过出口9离开集气室10。集气室10用来收集气态反应产物2(在所有图中示为小的非实心圆)。这些反应产物2在化学处理过程中尤其是在衬底3的下侧形成,其从处理液F中浮现出,并且必须传送离开以避免说 明 书CN 102909205 A6/7页8衬底顶侧的不期望处理。为此,传送气体G,本案中的周围空气,通过入口8和出口9抽吸进来。传送气体G使得反应产物2与其一起沿其路径穿过在向上的方向上限制集气室10的栅格。传送气体G的流动用粗实线箭头表示。反应产物2的几条流路用细虚线箭头表示。如从图1中可以得到,这些流路没有沿着从处理液F表面到栅格的最短路径流动并穿过栅格,而是。

30、首先以不受控制的方式漂过集气室10,直到距离栅格足够近。此原因在于,集气室10的中央区域的传送气体G的垂直流动非常弱。因此,尤其在中央区域,衬底顶侧被气态反应产物2的不期望处理的危险增大。此外,当反应产物2突破处理液F的表面时,形成的液滴以不受控制的方式沿所有方向(未示出)飞散。因此,同样存在衬底表面的污染危险。0051 根据图2所示本发明的设备有效地避免这些问题。设备在传送线的一端(出口9)的区域具有入口开口11以及在传送线的另一端(入口8)的区域中具有出口开口12,使得在入口开口11和出口开口12之间形成包括集气室10的排气通道13,通过该排气通道13,传送气体G可以沿与传送方向7相反的方。

31、向流动。0052 为了确保流入集气室10的出口9区域中的传送气体G基本不具有垂直分量,此处设置传送气体G的流动的水平校准装置14,在本案中设计为隔板。0053 因为排气通道13在其端部前不远处具有出口开口12,在本案中,布置在连续式设备1的入口8的区域中,传送气体G基本水平地流过集气室10。由此获得以下好处。0054 气流在集气室10的任何位置以相同速度和强度流动。绝不会出现像公知设备那样的不均匀去除。0055 因为没有栅格等阻碍传送气体G的流动,气体传送装置(未示出)可以设计成相应较小的尺寸,或者对于给定尺寸,其一般具有功率储备(power reserve)。0056 因为传送气体G沿与传送。

32、方向7相反的方向流动,故而避免了因飞散液体对衬底顶侧的污染。0057 该情况在图3中示出。因为连续式传送装置5的辊如旋转箭头所示地顺时针旋转,所以传送方向7在图中为从左向右的方向。衬底3的垂直位置被精确调整,使得仅其下侧与处理液F接触。此外,当处理液F被辊5带起并间接地传输到被定位成比图示位置稍高一点的衬底3上时(根据未图示的方案),也可以获得相当的处理结果。0058 根据本发明主张的,为了去除气态反应产物2,传送气体G的流动方向具有与传送方向7相反指向的分量。甚至于其主要具有与传送面6平行的分量。例外情况为新鲜空气入口11以及排出空气出口12的区域,在该区域,基于结构原因,流动格外地还具有垂。

33、直分量。0059 可以看出,累积在衬底3下侧的气态反应产物2在衬底后边缘(图中的左侧)区域上升。由于用粗实线箭头表示的传送气体G的流动,在气泡的爆裂过程中形成的飞散液体被传送远离衬底3的后边缘和表面(朝向图中的左侧)。结果,不需要担忧衬底顶侧的污染。本发明的设备和方法在这方面显著不同于公知技术中已知的设备和方法。0060 本发明以一种有益的方式提供设备和方法,其能进行扁平物体例如硅衬底的单侧湿法化学处理,同时排出产生的反应气体,其中在不需要保护顶侧的情况下避免了由于爆裂气泡引起的顶侧的不期望浸湿的上述问题。本发明的一个实施例能够以简单划算的方式对现有设备进行改进。0061 符号说明说 明 书CN 102909205 A7/7页90062 1 连续式设备0063 2 气态反应产物0064 3 扁平物体,衬底0065 4 处理池0066 5 连续式传送装置,辊0067 6 传送面0068 7 传送方向0069 8 入口0070 9 出口0071 10 集气室0072 11 新鲜空气入口,入口开口0073 12 排出空气出口,出口开口0074 13 排气通道0075 14 水平校准装置0076 F 处理液0077 G 传送气体说 明 书CN 102909205 A1/1页10图1(现有技术状态)图2图3说 明 书 附 图CN 102909205 A10。

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