CN101589453A - 用于湿处理板状物品的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于板状物品湿处理的装置，该装置包括：用于夹持含有面朝上表面的单一板状物品的夹头，该面朝上表面用于在用液体处理时接受流出板状物品的液体，其中，夹头向外邻接周边环状凸缘，其中，夹头具有大于将要处理的板状物品最大直径的外径；和具有面朝上环形表面以接受流出夹头的环状凸缘的液体的可旋转部件，该可旋转部件相对于夹头可旋转，环形表面相对于周边环状凸缘共轴地设置，该环形表面的内径小于夹头的外径，并且凸缘与面朝上的环形表面之间的距离d在0.1毫米至5毫米的范围内。本发明还公开了一种相关的方法。

Description

用于湿处理板状物品的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于湿处理板状物品的装置，该装置包括用于夹持单一板状物品的夹头，该板状物品包括面朝上的表面，以在用液体处理时接受从板状物品流掉的液体。
背景技术
这种用于湿处理板状物品的装置通常取代多个板状物品被同时处理的所谓湿式工作台。
这种板状物品可以是盘形物品，比如半导体晶片或光盘以及象平板显示器之类的多角形物品。
用于单一板状物品湿处理的装置采用板状物品的旋转以使已被配送到该板状物品上的液体可以通过使液体抛出而从该板状物品上有效地消除，而后该液体由环形液体收集器收集。因此，处理液体以最低速度流过该板状物品。然而，在一些用于湿式工作台的处理中，有时需要应将液体保持在板状物品上或使其缓慢地越过板状物品的表面的湿处理。对于这种处理，使用单一处理器，使液体抛出进入环形液体收集器似乎是不可能的。
用于湿处理上述单一板状物品的装置所产生的另一个问题是，被配送到板状物品上的液体需要高的体积流率，以使板状物品在处理期间完全保持湿润。一方面要求板状物品保持湿润，另一方面又要求液体抛出，这两者似乎相互矛盾。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种装置和处理技术，这种装置和处理技术使有可能在单一板状物品湿式处理器中使用缓慢流动的液体。
本发明通过提供一种用于湿处理板状物品的装置来达到本发明的目的，该装置包括：
-用于夹持单一板状物品的夹头，该夹头包括用于接受在用液体处理时从单一板状物品流掉的液体的面朝上表面，其中，夹头向外邻接周边环状凸缘，其中，夹头具有大于将要处理的板状物品最大直径的外径，和
-可旋转部件，其具有用于接受自夹头的环状凸缘流出的液体面朝上的环形表面，该可旋转部件相对于夹头可旋转，该环形表面相对于周边环状凸缘共轴地设置，环形表面的内径小于夹头的外径，并且凸缘与面朝上的环形表面之间的距离d在0.1毫米至5毫米的范围内。
这种用于夹持板状物品的夹头和周围可旋转的环形表面的结构可以带来这种优点，即不论夹头是旋转还是不旋转或夹头旋转多快，液体都会流到旋转环形表面上并被径向地甩掉。超过一定旋转速度，液体将不接触旋转环。因此液体可以被收集在沿周边设置的液体收集器中。如果使用具有两个或多个在彼此下面设置的收集层次的多级液体收集器，不应收集在同一收集器中的液体(不论是由于相容性原因还是为了分别重复使用该液体)可以在其被径向甩出可旋转部件的旋转环形表面时被单独地收集。为了从一个收集层次转换至另一个收集层次，收集器与环形表面彼此相对地竖直移动。
在优选的实施例中夹头是可旋转的，从而带来板状物品有选择地在旋转时或在静止状态能被处理的优点。举例来说，板状物品可以在0转/分钟下通过光抗蚀剥离液体(例如有机溶剂的混合物)来处理，此后在10到200转/分钟下冲洗并接着在3000转/分钟下旋转干燥。在所有这些以不同的旋转速度处理期间，旋转环形表面可以以例如200转/分钟的同一旋转速度旋转。低于100转/分钟时，可以预计，液体自周边环状凸缘会流到旋转环形表面上，但是这不仅取决于旋转速度，而且还取决于其它参数，比如该液体的表面张力和黏度及液体的体积流率。
如果该装置还包括用于将液体配送到未面对夹头的表面(板状物品面朝上表面)的液体配送机构，液体则能保持在板状物品面朝上的表面上，并且能自由地流过仅靠重力支承的表面，而没有任何液体的附着力支承在板状物品的表面上。
当距离d在0.1毫米至2毫米的范围时，间隙足够小，致使没有液体流入间隙内。优选地，距离d不超过0.5毫米。
有利地，形成周边环状凸缘，使得凸缘的外部边缘面朝下，液体流向仅靠重力驱动的夹头边缘。这样使夹头能以0转/分钟的旋转速度操作处理，并同时加速来自夹头的液体进入液体收集器。优选地，夹头的面朝上表面具有斜形的边缘区域，其中，斜形边缘区域具有距边缘0.5毫米至10毫米的尺寸。
在另一实施例中，可旋转部件是转筒的一部分或者安装到转筒上，同时夹头被设置在该转筒里，由此在夹头与转筒之间形成间隙，其中，该间隙具有0.05毫米到20毫米之间范围的距离。该实施例带来的优点是，如果液体流入可旋转部件与夹头之间的间隙，即使夹头不旋转此液体也将被离心力驱出。当转筒具有位于夹头下方的开口时，这种效果会进一步得到支持，其中，该开口与用于将气体转移到转筒与夹头之间间隙内的气体源连通。所述气体源是周围空气。
在转筒的替代方案中，可旋转部件可以是旋转直接安装在夹头并由安装在夹头中的马达驱动的环。这种旋转环也可以由增压气体气力驱动。
在又一个实施例中，夹头还包括用于以至少部分气体清洗面向夹头的板状物品表面的气体传送机构，其中，夹头的周边侧面包括第一气体引导装置，其将大部分清洗气体定路线运送离开板状物品的边缘区域。该第一气体引导装置避免了使已被导入板状物品与夹头之间间隙内的气体与流过板状物品的边缘至用于接受液体的面朝上夹头表面上的液体碰撞。这样消除了可能从板状物品的边缘与面朝上夹头表面之间间隙流出的气体所产生的气泡或飞溅。
有利地，第一气体引导装置具有环状喷嘴的形式，该环状喷嘴向外邻接面朝内的环状边缘，该环状边缘具有小于将要处理的板状物品的直径。环状边缘的直径优选地比板状物品的直径至少小0.5毫米。
优选地，该装置在旋转环形表面下方装配有第二气体引导装置，以进一步径向向外引导来自第一气体引导装置的气体。该第二气体引导装置避免了使来自第一气体引导装置和/或来自夹头与可旋转部件之间间隙的气体与流过夹头的周边环状凸缘到可旋转部件的环形表面上的液体碰撞。这样消除了可能从周边环状凸缘与环形表面之间间隙流出的气体所产生的气泡或飞溅。
本发明的另一方面是一种用于湿处理板状物品的方法，该方法包括：
-将板状物品置于水平夹持板状物品的夹头上，该夹头具有在板状物品的边缘至少下方的面朝上表面，
-将液体配送到板状物品的面朝上表面上，
-使液体流向板状物品的边缘，
-使液体流出板状物品至夹头面朝上表面上，该表面向外邻接周边凸缘，其中，夹头具有大于将要处理的板状物品最大直径的外径，
-使液体越过夹头的周边凸缘流出面朝上表面到面朝上旋转环形表面上，由此液体加速并从旋转环形表面抛出，
其中，旋转表面旋转的比板状物品快，并且其中，旋转环的内径比夹头的外径小，而且凸缘与面朝上环形表面之间的距离d在0.1毫米至5毫米的范围内。
在该方法的实施例中，夹头以0转/分钟至100转/分钟(优选为0转/分钟至50转/分钟)范围的旋转速度旋转。
优选地，旋转环形表面以高于50转/分钟的旋转速度旋转。
有利地，清洗气体被导入板状物品与夹头之间的间隙中，并且该气体流向板状物品的边缘。
如果80％体积的清洗气体被定路线运送离开板状物品的边缘区域，则处理结果会进一步改善。如果超过80％体积已被定路线运送离开板状物品的边缘区域的清洗气体在旋转环形表面下方被向外引导，则结果可以更加改善。
本发明的另外细节与优点通过优选实施例的详细描述将变得显而易见。
附图说明
图1示出本发明的优选实施例的概略横剖面图。
图2示出图1中F2细节的概略横剖面图。
图3示出图2中的细节，然而表示具有气体导向环(例如毛细环)的实施例。
图4示出本发明的优选实施例在多层次收集器内的概略横剖面图。
具体实施方式
图1、图2和图4示出本发明的装置1的优选实施例的概略横剖面图。该装置1包括杯形可旋转部件20(可旋转筒20)和夹头11，所述杯形可旋转部件20具有面朝下较小开口和面朝上较大开口，所述夹头11共轴设置。转筒20与可旋转夹头11两个部件都能分别由不同马达30、33驱动。
装置1如图4概略示出设置在多层次液体收集器2里。在美国专利申请US 2003/0056898A1中示出可行液体收集器的示例。所述夹头11与转筒和液体收集器2一起可以彼此相对地竖直运动，换句话说，转筒与夹头之间的轴向距离固定不变。
液体配送喷嘴3指向夹头11的上表面，以便在晶片W被置于夹头11上时，将液体配送至该晶片W(板状物品)的面朝上表面上。
夹头11包括被固定于夹头的基体12的顶部上的盖13。在基体12与盖13之间设置气体分配室48，该气体分配室48通过导管49传送气体。气体通过导管49被导入，以在夹头11与晶片W之间提供晶片浮动其上的气垫。气体分配室48通过空心轴42的上端上的导管47从该空心轴42传送气体。多个，例如二十四个面向上气体导管49以二个同心圆排列。已被导入晶片与夹头之间间隙的气体如作为气流G1(图2中虚线箭头)离开该间隙。
六个向上突出夹紧销16牢固地夹紧晶片W，使得晶片W以与夹头相同的旋转速度旋转。夹紧销16可偏心地运动，其机构未示出。该机构的细节可以参见美国专利5,513,668。
第二空心轴44与第一空心轴42共轴设置。这些轴一起共轴地固定到夹头11上用于驱动该夹头。各轴由第一空心轴的马达30驱动。马达的内转子30r被固定到第二空心轴44上，而外定子30s则被固定到可升降安装板7上。
可旋转筒20被共轴设置到夹头11上，而在夹头11与转筒20之间留有间隙24。转筒由第二空心轴的马达33驱动。
第二马达30的定子33s被固定到可升降安装板7上，使得旋转夹头11与转筒20之间的间隙24在夹头被升起时保持恒定。转筒20通过滚球轴承36和35连接到空心轴44上。该空心轴44通过滚球轴承38可旋转地连接到安装板7上。
夹头11的面朝上表面15在其外周边向下倾斜，因而形成向下弯曲的凸缘14。斜形边缘区域具有距该边缘2毫米的延长部。凸缘14重叠转筒20的面朝上环形表面21。
基本上，转筒20的面朝上环形表面21是平的。然而，为了密封凸缘14与环形表面21之间的间隙，平的环形表面21在其内径上具有环形凸边25。环形表面21与凸缘14之间的距离d为0.5毫米。
在内部空心轴42与外部空心轴44之间形成第二气体通道，该气体通道通过导管46向转筒20与夹头11之间的间隙24传送气体。因此，可能由滚球轴承36产生的颗粒向下运动，而夹头11与转筒20之间的迷宫式密封23则用清洁气体清洗。
多个空气导管27形成在转筒20内，其中，导管27具有比迷宫式密封23高的至旋转轴的距离。空气导管27通过间隙24向凸缘14与环形表面21之间的间隙传送周围空气。在间隙24中向外的气流A1(虚线箭头)在夹头11和/或转筒20旋转时被产生。这种向外引导的气流A1由离心泵效应产生。气流A1可靠地避免任何液体流入夹头11与转筒20之间的间隙24。
下面描述用第一实施例的装置(详情在图1、2、4中示出)对晶片的处理。
液体通过液体配送器3配送到面朝上晶片表面上。该液体流向该晶片边缘，部分地围绕晶片，但不流入晶片W与表面15之间的间隙内，因为气体G1流出该间隙。过量的液体越过表面15流向凸缘14到环形表面21上。不论夹头11是旋转还是不旋转，液体都流到环环表面21上，在这里由旋转环形表面21加速，而使液体甩出旋转环形表面21而进入被选择的液体收集器。
图3示出以图2详图为基础的本发明的第二实施例。该实施例因为设置供气体用的辅助气体通路G2而与第一实施例不同，所述气体已通过导管49导入(如图1所示)。供晶片浮动其上的气垫所用的气体被定路线运送离开晶片的周边区域。用于定路线运送气体离开晶片的气体引导装置19具有通过间隔件18安装到夹头11上的环状形式。另一种作法是，气体引导装置可以在夹头基体外直接形成。气体引导装置的面朝上表面15是与晶片平行的平面。
具有环状形式的第二气体引导装置22通过间隔件26安装到转筒20上。从第一气体引导装置19与夹头基体12之间的间隙来的气体(G2)被导入第二气体引导装置22与转筒20之间的间隙内。面朝上表面15和21具有与图2所示实施例相同的功能。
像凸缘14重叠环形表面21一样，凸缘14下方的第二凸缘17也重叠第二面朝上的下部环形表面28。
下面描述用第二实施例的装置(详情在图3中示出)对晶片的处理。
当晶片用液体处理时，液体流向晶片的边缘，部分地围绕晶片进入晶片W与表面15之间的间隙内，在处理期间液体停留该处或者朝着气流G2的支持方向在环19的下方向外流出。过量液体(没有流入晶片W与表面15之间间隙内的液体)流过表面15朝向凸缘14而到环形表面21上。在液体处理之后，晶片W与表面15之间间隙内的液体例如被离心力或气流G2清除。
不论夹头11是旋转还是不旋转，液体都流到环形表面21上，在这里由旋转环形表面21加速，而使液体靠离心力甩离旋转环形表面21而进入被选择的液体收集器。
向外朝向的气流A2清洗凸缘17与表面28之间的间隙，并同表面28与环22之间间隙中的G2合并。此后，合并的气流(A2/G2)进一步径向向外定路线运送，且不与甩出旋转环形表面21向外流动的液体碰撞。

Claims (18)

1.一种用于湿处理板状物品的装置，其包括：
用于夹持单一板状物品的夹头，该夹头包括用于接受正在被用液体处理时从板状物品流掉的液体的面朝上的表面，其中，夹头向外由周边环状凸缘邻接，其中，夹头具有大于将要处理的板状物品最大直径的外径，和
一可旋转部件，其具有用于接受自夹头的周边环状凸缘流掉的液体的面朝上的环形表面，该可旋转部件相对于夹头可旋转，该环形表面相对于周边环状凸缘共轴地设置，环形表面的内径小于夹头的外径，并且凸缘与面朝上的环形表面之间的距离d在0.1毫米至5毫米的范围内。
2.如权利要求1所述的装置，其中，夹头是可旋转的。
3.如权利要求1所述的装置，其还包括用于将液体配送到未面对夹头的表面上的液体配送机构。
4.如权利要求1所述的装置，其中，距离d在0.1毫米至2毫米的范围内。
5.如权利要求1所述的装置，其中，形成周边环状凸缘，使得凸缘的外边缘面朝下。
6.如权利要求1所述的装置，其中，夹头的面朝上表面具有斜形边缘区域，其中，斜形边缘区域具有距边缘0.5至10毫米的尺寸。
7.如权利要求1所述的装置，其中，可旋转部件是转筒的一部分或者安装到转筒上，而夹头被设置在该转筒里，由此在夹头与转筒之间形成间隙，其中，该间隙具有0.05毫米到20毫米之间范围的距离。
8.如权利要求5所述的装置，其中转筒具有位于夹头下方的开口，其中该开口与用于将气体转移到转筒与夹头之间间隙内的气体源连通。
9.如权利要求6所述的装置，其中，气体源是周围空气。
10.如权利要求1所述的装置，其中，夹头还包括用于以至少部分气体清洗面向夹头的板状物品表面的气体传送机构，其中，夹头的周边侧部包括第一气体引导装置，该引导装置将大部分清洗气体引导离开板状物品的边缘区域。
11.如权利要求8所述的装置，其中，第一气体引导装置具有环状喷嘴的形式，该环状喷嘴向外由面朝内的环状边缘邻接，该环状边缘具有一直径，该直径小于将要处理的板状物品。
12.如权利要求8所述的装置，其在可旋转环形表面下方具有第二气体引导装置，以进一步径向向外引导来自第一气体引导装置的气体。
13.一种用于湿处理板状物品的方法，其包括：
-将板状物品置于水平夹持板状物品的夹头上，该夹头至少在板状物品的边缘的下方具有面朝上的表面，
-将液体配送到板状物品的面朝上的表面上，
-使液体流向板状物品的边缘，
-使液体流动离开板状物品至夹头的面朝上表面上，该表面向外地由周边凸缘邻接，其中，夹头具有大于将要处理的板状物品的最大直径的外径，
-使液体越过夹头的周边凸缘流出面朝上表面到面朝上旋转环形表面上，由此液体被加速并从旋转环形表面抛出，
其中，旋转表面比板状物品旋转快，并且，旋转环的内径比夹头的外径小，而且凸缘与面朝上环形表面之间的距离d在0.1毫米至5毫米的范围内。
14.如权利要求13所述的方法，其中，夹头以0转/分钟至100转/分钟范围的旋转速度旋转。
15.如权利要求13所述的方法，其中，旋转环形表面以高于50转/分钟的旋转速度旋转。
16.如权利要求13所述的方法，其中，清洗气体被输入板状物品与夹头之间的间隙中，并且该气体流向板状物品的边缘。
17.如权利要求16所述的方法，其中，超过80％体积的清洗气体被定路线运送离开板状物品的边缘区域。
18.如权利要求17所述的方法，其中，已被定路线运送离开板状物品的边缘区域的超过80％体积的清洗气体在旋转环形表面下方被向外引导。
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