CN101145539B - 夹持部件、旋转头以及使用该夹持部件夹持基材的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于夹持基材的边缘的夹持部件，其包括偏离于旋转中心的夹持销。所述夹持销具有流线型形状并且包括第一前端部和第一后端部，所述第一前端部相对于由所述基材的旋转而产生的气流的流向设置在前端，所述第一后端部相对于所述气流的流向设置在后端。所述第一前端部包括第一尖端，所述第一后端部具有圆形形状，所述夹持销的顶面从所述第一前端部朝着所述第一后端部向下倾斜。

Description

夹持部件、旋转头以及使用该夹持部件夹持基材的方法
相关申请的交叉参考
本申请要求2006年9月12日提交的韩国专利申请2006-87948的优先权，在此引入该韩国专利申请的全部内容作为参考。
技术领域
本发明涉及基材的夹持部件和夹持方法，更具体地说，涉及一种在夹持基材的边缘部分的同时与该基材一起旋转的夹持部件，以及使用这种夹持部件夹持基材的方法。
背景技术
通过各种工艺，在诸如半导体基材、玻璃基材或液晶面板等基材上形成所需的图案。在蚀刻和清洁工艺中，晶片旋转从而去除其上面的残留物或薄膜。在以几千RPM(转数/分)旋转诸如晶片等基材时，供给去离子水(DI水)或蚀刻溶液或清洁溶液。无庸置疑，基材旋转操作不仅应用于清洁工艺中，而且同样可应用于诸如光刻工艺等其他的半导体制造工艺中。Mackawa等人的美国专利No.5,860,181中公开了与用于旋转晶片的旋转头有关的各种技术内容。
通常，有两种固定晶片的方法。一种方法是，真空吸附晶片的背面从而固定晶片，另一种方法是，通过支撑部件从晶片的边缘将晶片的边缘机械地固定从而固定晶片。在后一种方法中，偏离于旋转轴的夹持销进行旋转从而与晶片的边缘相接触。多个夹持销在与晶片的边缘相接触的同时支撑该晶片。被支撑的晶片高速旋转，并且将处理化学品供给到旋转着的晶片的顶面。
不幸的是，传统的夹持销具有如下缺点：
首先，由于夹持销的形状，在夹持销的后端产生涡旋。旋转的晶片导致逆着该晶片的旋转方向产生涡旋。也就是说，当晶片逆时针旋转时，由于该晶片的旋转而产生顺时针方向的气流。该气流在围绕着夹持销的周面的同时在晶片之外流动。沿着夹持销周面流动的气流导致在该夹持销的后端产生涡旋。这种涡旋妨碍了气流在晶片之外顺畅地流动。
其次，由于在夹持晶片时接近晶片背面的夹持销，供给到晶片背面并沿着晶片背面排放到外面的清洁溶液可能会回流到晶片背面。因此，可能会污染晶片背面。
发明内容
本发明的示例性实施例提供一种夹持部件，其在夹持基材的边缘的同时与所述基材一起旋转。在示例性实施例中，所述夹持部件可以包括：可转动主体；夹持销，其偏离所述主体的旋转中心与所述主体的顶部相结合，并且设置成用于夹持所述基材的边缘，所述夹持销具有流线型形状并且包括第一前端部，在夹持所述基材时，所述第一前端部相对于由所述基材的旋转而产生的气流的流向设置在前端，并且所述第一前端部具有第一尖端，和第一后端部，其相对于所述气流的流向设置在后端；以及旋转轴，其与所述主体的底部相结合，可与所述主体一起旋转，其中所述夹持销的顶面从所述第一前端部朝着所述第一后端部向下倾斜。
本发明的示例性实施例提供一种旋转头。在示例性实施例中，所述旋转头可以包括：可转动支撑板；以及夹持部件，其安装在所述支撑板的顶面上，并且支撑基材的边缘，从而防止装载到所述支撑板上的基材由于所述基材的旋转而脱离所述支撑板，其中每个夹持部件包括：可转动主体；夹持销，其偏离所述主体的旋转中心与所述主体的顶部相结合，并且设置成用于夹持所述基材的边缘，所述夹持销具有流线型形状并且包括第一前端部，在夹持所述基材时，所述第一前端部相对于由所述基材的旋转而产生的气流的流向设置在前端，并且所述第一前端部具有第一尖端，和第一后端部，其相对于所述气流的流向设置在后端；以及旋转轴，其与所述主体的底部相结合，可与所述主体一起旋转，其中所述夹持销的顶面从所述第一前端部朝着所述第一后端部向下倾斜。
本发明的示例性实施例提供一种使用上述夹持部件夹持基材的方法。在示例性实施例中，所述方法可以包括：旋转所述主体，使偏离于所述主体的旋转中心的夹持销与所述基材的边缘相接触，以及将对应于所述第一前端部的部分设置成高于所述基材的顶面，而将对应于所述第一后端部的部分设置成低于所述基材的顶面；其中，所述夹持销的第一尖端相对于由所述基材的旋转而产生的气流的流向设置在前端。
附图说明
图1是本发明的旋转头的立体图。
图2是本发明的夹持部件的立体图。
图3A和图3B示出了被夹持的晶片。
图4A和图4B示出了在本发明的夹持部件周围流动的气流。
具体实施方式
下面参考显示本发明优选实施例的附图，将更完整地描述本发明。然而，可以以许多不同的形式体现本发明，并且不应当认为本发明限制于在此描述的实施例。相反，提供这些实施例将使本发明内容清楚、完整，并向本领域技术人员充分表达本发明的范围。相同的附图标记始终表示相同的元件。
下面以晶片W作为基材的一个例子进行说明，但本发明不限于此。
图1是本发明的旋转头1的立体图。旋转头1在固定晶片W的同时旋转晶片W。旋转着的晶片W将由独立的蚀刻装置或清洁装置进行蚀刻或清洁。
旋转头1包括圆盘形的板10和沿着板10的边缘设置在板10上的多个夹持销100。板10为圆盘形状，其尺寸与晶片W相同。沿着板10的边缘在板10的顶面上形成有多个通孔12。夹持销100安装在通孔12上。
通孔12绕着板10的中心按照固定间隔和固定角度θ相互隔开，使得夹持销100将均等的力施加给晶片W。在此实施例中，在板10上形成有六个通孔12并且这些通孔12之间的角度θ为60度。但是，在所设通孔12的数量不是六个的情况下，通孔12之间的角度θ可以随着所设通孔12的数量而变化。
另一方面，旋转轴14与板10的底部连接。旋转轴14可通过独立的驱动单元(图未示)旋转。
图2是本发明的夹持部件100的立体图。夹持部件100包括夹持销120、主体140和旋转轴160。
夹持销120在接触晶片W的边缘的同时支撑着晶片W。夹持销120设置成偏离于旋转轴160的旋转中心A，这将在后面予以说明。因此，夹持销120可以接触晶片W的边缘，或者可以通过自身的旋转与晶片W的边缘分开。
如图所示，夹持销120包括设置在前端的第一前端部122和设置在后端的第一后端部124。第一前端部122具有第一尖端122a，该第一尖端为尖顶形状。第一后端部124具有流线型横截面，该横截面为圆形。夹持销120的顶面从第一前端部122朝着第一后端部124向下倾斜。第一前端部122接触晶片W的边缘，或者通过自身的旋转与晶片W的边缘分开，这将在后面详细说明。
设置主体140以支撑夹持销120，旋转轴160与主体140的底部连接。旋转轴160的旋转允许主体140和夹持销120一起旋转。
如图所示，主体140具有设置在前端的第二前端部142和设置在后端的第二后端部144。
第二前端部142具有第二尖端142a，该第二尖端为尖顶形状。第二后端部144具有流线型横截面，该横截面为圆形。主体140的顶面从第二前端部142朝着第二后端部144向下倾斜。因为旋转轴160与第二后端部144的底部连接，所以旋转轴160的旋转允许第二前端部142接近晶片W或与晶片W分开。这将在后面详细说明。
旋转轴160通过独立的驱动单元(图未示)绕其旋转中心A旋转。通过旋转轴160的旋转将晶片W夹住或松开。如上所述，旋转轴160的旋转允许第一前端部122和第二前端部142接近晶片W或与晶片W分开。
图3A和图3B示出了被夹持的晶片W，图4A和图4B示出了在本发明的夹持部件100周围流动的气流。
如前所述，如果夹持部件100在旋转轴160上旋转，则夹持销120的第一前端部122接触晶片W的边缘，晶片W由第一前端部122支撑。
如果所支撑的晶片W逆时针旋转，则产生顺时针方向的气流U。如图3A所示，所产生的气流U对应于晶片W的切向速度沿着晶片W的切线方向流动。气流U沿着夹持销120的周面和主体140的周面排放到外面。
相对于气流U，第一前端部122和第二前端部142设置在前端，而第一后端部124和第二后端部144设置在后端。因此，晶片W上方的气流U沿着第一前端部122的第一尖端122a经过第一后端部124排放到晶片W之外。另一方面，晶片W下方的气流沿着第二前端部142的第二尖端142a经过第二后端部144排放到晶片W之外。因为夹持销120和主体140的横截面都是流线型截面，所以在第一后端部124和第二后端部144的后端不会产生涡旋。
“流线型”是指物体的形状，该形状可以减轻当物体在流体中运动时所产生的阻力。例如，鱼的身体、船体以及飞机的机翼都具有“流线型”形状。在物体后部处产生的涡旋是主要因素，其减小了在物体后部处会产生拖拽的压力。因此，流线型是一种可以抑制在物体后部处的湍流的外观。根据气流的类型，流线型遵循如下原则：(1)物体的前部应该足够圆；以及(2)物体应该具有从该物体后部向着中心逐渐变细的曲线。正如这一实施例中在前面所述的那样，在前端形成尖端并且后端部是圆的。但是，可以在后端形成尖端并且前端部可以是圆的。此外，可以应用多种类型的流线型。
图4A示出了晶片W上方的气流U，图4B示出了晶片W下方的气流U。如上所述，由于晶片W的旋转而产生的气流U不会在第一后端部124和第二后端部144的后端产生涡旋。因此，气流U可以顺畅地排放到晶片W之外。
如果在晶片W与第一前端部122相接触的接触点处画一条切线，则在从旋转中心A到第一尖端122a的直线与上述切线之间定义了一个角度θ。角度θ是非常重要的。也就是说，随着角度θ的增大，气流U的流动受到渐增的阻碍。另一方面，随着角度θ的减小，气流U的流动变得顺畅。
第一尖端122a和第二尖端142a通过它们的旋转而接近晶片W。因为它们具有尖端形状，所以在晶片W抵触住夹持销120或主体140之后，就可以防止从晶片W的顶面或底面流向晶片W之外的处理溶液回流到晶片W上。
如图3B所示，夹持销120的顶面从第一前端部122朝着第一后端部124向下倾斜。因此，在夹持销120的顶面处，将对应于第一前端部122的部分设置成高于晶片W的顶面，而将对应于第一后端部124的部分设置成低于晶片W的顶面。
由于晶片W的旋转，供给到晶片W顶面的处理溶液流到晶片W之外。但是，由于用于支撑晶片W而设置的夹持销120，处理溶液可能会回流到晶片W的顶面上。如上所述，夹持销120的顶面倾斜，仅仅使夹持销120的一部分高于晶片W的顶面。因此，就可以防止处理溶液回流到晶片W上。
按照本发明，由基材的旋转而产生的气流沿着具有流线型形状的夹持销和主体的周面顺畅地排放到基材之外。此外，可防止排放到基材之外的处理溶液由于夹持部件而回流到基材的背面。
尽管已经结合附图中所示的本发明实施例描述了本发明，但是本发明不限于此。显然，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，本领域技术人员可以做出各种替换、修改和变化。

Claims (14)

1.一种夹持部件，其在夹持基材的边缘的同时随着所述基材一起旋转，所述夹持部件包括：
可转动主体；
夹持销，其偏离所述主体的旋转中心与所述主体的顶部相结合，并且设置成用于夹持所述基材的边缘，所述夹持销具有流线型形状并且包括
第一前端部，在夹持所述基材时，所述第一前端部相对于由所述基材的旋转而产生的气流的流向设置在前端，并且所述第一前端部具有第一尖端；和
第一后端部，其相对于所述气流的流向设置在后端；以及
旋转轴，其与所述主体的底部相结合，可与所述主体一起旋转，
其中，所述夹持销的顶面从所述第一前端部朝着所述第一后端部向下倾斜。
2.如权利要求1所述的夹持部件，其中，当所述夹持销夹持所述基材的边缘时，所述基材与所述夹持销相接触的接触点处的切线和从所述夹持销的旋转中心到所述第一尖端的直线限定一锐角。
3.如权利要求1所述的夹持部件，其中，所述主体具有流线型形状。
4.如权利要求3所述的夹持部件，其中，所述主体包括：
第二前端部，当所述夹持销夹持所述基材时，所述第二前端部相对于由所述基材的旋转而产生的气流的流向设置在前端，并且所述第二前端部具有第二尖端；以及
第二后端部，其相对于所述气流的流向设置在后端，并且具有圆形形状。
5.如权利要求4所述的夹持部件，其中，所述主体的顶面从所述第二前端部朝着所述第二后端部向下倾斜。
6.如权利要求4所述的夹持部件，其中，当所述夹持销夹持所述基材的边缘时，所述基材与所述夹持销相接触的接触点处的切线和从所述夹持销的旋转中心到所述第二尖端的直线限定一锐角。
7.一种旋转头，包括：
可转动支撑板；以及
夹持部件，其安装在所述支撑板的顶面上，并且支撑基材的边缘，从而防止装载到所述支撑板上的基材由于所述基材的旋转而脱离所述支撑板，
其中每个夹持部件包括：
可转动主体；
夹持销，其偏离所述主体的旋转中心与所述主体的顶部相结合，并且设置成用于夹持所述基材的边缘，所述夹持销具有流线型形状并且包括
第一前端部，在夹持所述基材时，所述第一前端部相对于由所述基材的旋转而产生的气流的流向设置在前端，并且所述第一前端部具有第一尖端；和
第一后端部，其相对于所述气流的流向设置在后端；以及
旋转轴，其与所述主体的底部相结合，可与所述主体一起旋转，
其中，所述夹持销的顶面从所述第一前端部朝着所述第一后端部向下倾斜。
8.如权利要求7所述的旋转头，其中，当所述夹持销夹持所述基材的边缘时，所述基材与所述夹持销相接触的接触点处的切线和从所述夹持销的旋转中心到所述第一尖端的直线限定一锐角。
9.如权利要求7所述的旋转头，其中，所述主体具有流线型形状。
10.如权利要求9所述的旋转头，其中，所述主体包括：
第二前端部，当所述夹持销夹持所述基材时，所述第二前端部相对于由所述基材的旋转而产生的气流的流向设置在前端，并且所述第二前端部具有第二尖端；以及
第二后端部，其相对于所述气流的流向设置在后端，并且具有圆形形状。
11.如权利要求10所述的旋转头，其中，当所述夹持销夹持所述基材的边缘时，所述基材与所述夹持销相接触的接触点处的切线和从所述夹持销的旋转中心到所述第二尖端的直线限定一锐角。
12.一种使用权利要求1所述的夹持部件夹持基材的方法，所述方法包括：
旋转所述主体，使偏离于所述主体的旋转中心的夹持销与所述基材的边缘相接触，以及
将对应于所述第一前端部的部分设置成高于所述基材的顶面，而将对应于所述第一后端部的部分设置成低于所述基材的顶面；
其中，所述夹持销的第一尖端相对于由所述基材的旋转而产生的气流的流向设置在前端。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述夹持销相对于所述气流的流向设置在后端的那一部分具有圆形形状。
14.如权利要求12所述的方法，其中，当所述夹持销夹持所述基材的边缘时，所述基材与所述夹持销相接触的接触点处的切线和从所述夹持销的旋转中心到所述第一尖端的直线限定一锐角。
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