CN109092592B - 管嘴末端适配器、管嘴组件以及管嘴 - Google Patents

管嘴末端适配器、管嘴组件以及管嘴 Download PDF

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Abstract

本发明提供了管嘴末端适配器、管嘴组件以及管嘴。管嘴末端适配器(12)具有抽吸管道(34)、供给管道(36)以及具有装置端部(18)和基板端部(20)的基部本体(16)。基部本体(16)具有在其基板端部(20)处的用于容纳管嘴末端(14)的管嘴末端凹入部(26)以及延伸到管嘴末端凹入部(26)中的突出部分(30)，其中抽吸管道(34)延伸穿过突出部分(30)，并且供给管道(36)通向管嘴末端凹入部(26)，其中抽吸管道(34)至少部分地被供给管道(36)围绕。此外，示出了管嘴组件(10)和管嘴(60)。

Description

管嘴末端适配器、管嘴组件以及管嘴
技术领域
本发明涉及用于将管嘴末端安装到基板处理装置的管嘴末端适配器、用于基板处理装置的管嘴组件以及用于将液体供给到基板的管嘴。
背景技术
在用于纳米加工和微细加工的已知基板处理装置中，必须将液体分配到基板上。基板可以是晶圆等。流体可以是显影剂、水、溶剂或任何水溶液，并且经由管嘴供给到基板。通常，液体在规定的分配周期内分配，以便分配预定量的液体。然而，在分配周期结束时，剩余的液体残留在管嘴中并且可能以不受控方式滴落到基板上。
在现有技术的基板处理装置中，已知的是，通过反转液体的流动以从管嘴收回多余液体来防止管嘴在分配周期之后滴落。
然而，由于液体中的气泡等，用这种方法不能完全防止滴落。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种可靠地防止液体在分配之后滴落的用于基板处理装置的管嘴末端适配器、管嘴组件和管嘴。
为此目的，提供了一种用于将管嘴末端安装到基板处理装置的管嘴末端适配器，其包括抽吸管道、供给管道以及具有装置端部和基板端部的基部本体，其中抽吸管道和供给管道设置在基部本体中。基部本体具有在其基板端部处的用于容纳管嘴末端的管嘴末端凹入部以及延伸到管嘴末端凹入部中的突出部分，其中，抽吸管道延伸穿过突出部分，并且供给管道通向管嘴末端凹入部，其中，抽吸管道至少部分地被供给管道环绕。
基板可以是未涂覆的基板(如晶圆)或涂覆的基板。例如，液体是显影剂、溶剂、水或水溶液。此外，基板处理装置可以是用于纳米加工和/或微细加工的装置。
在本发明的上下文中，“下游”是指液体的总体流动方向，即从装置端部朝向基板端部或朝向基板本身。管嘴末端适配器的轴向方向也沿下游方向延伸。
基板端部和装置端部可以彼此相对。
例如，突出部分具有针形状或者形成中空针。此外，管嘴末端凹入部可以是带螺纹的，用于容纳管嘴末端。
此外，抽吸管道和突出部分的直径可以在0.7mm与4.0mm之间。
通过提供两个不同的管道，管嘴末端适配器的管道之一可以用来将液体供给到管嘴，而另一个管道可以用来在液体分配周期之后将多余液体转移远离管嘴末端的孔口。突出部分允许两个管道在非常靠近管嘴的孔口处汇合，使得在孔口与管道汇合的位置之间的所有液体可以转移远离管嘴。因此，实现了非常可靠的防滴落。
基部本体和突出部分相互不可移动地固定。具体地，基部本体和突出部分形成为单个构件。这简化了管嘴末端适配器的操作。
例如，抽吸管道延伸穿过突出部分的轴向长度，并且在突出部分的下游端部处开口。这样，抽吸管道和供给管道尽可能远地在下游汇合。
为了使突出部分尽可能远地到达管嘴末端，突出部分可以沿基部本体的轴向方向延伸穿过管嘴末端凹入部，并且可以以其下游端部从管嘴末端凹入部突出。在这种情况下，突出部分的下游端部是管嘴末端适配器的最下游部分。
在本发明的实施例中，基部本体包括在装置端部处的用于将管嘴末端适配器固定到基板处理装置的装置突部。装置突部可以是带螺纹的。通过这种方式，管嘴末端适配器可以容易地安装在管嘴末端与基板处理装置之间。
具体地，管嘴末端凹入部和装置突部具有相同的尺寸和/或互补形状。这样，能够确保管嘴末端适配器可以安装在管嘴末端与装置之间，而无需对管嘴末端或装置进行改变。
在另一实施例中，管嘴末端适配器优选地在基部本体的外周表面或装置端部处具有抽吸端口，并且抽吸管道源自抽吸端口。管嘴优选地在外周表面处或在装置端部处还具有供给端口，并且供给管道源自供给端口。外周表面是基部本体的两个端部之间的表面，并且供给管道可以延伸穿过装置突部。此外，抽吸端口可以是带螺纹的或者是联接件。通过提供抽吸端口，可能从管嘴滴落的多余液体可以容易地转移远离管嘴出口。例如，供给端口可以位于装置端部处，并且抽吸端口可以位于外周表面处，反之亦然。此外，抽吸端口和供给端口可以都位于基部本体的同一表面处，例如外周表面或装置端部的端面。
本发明还提供了一种用于基板处理装置的管嘴末端组件，其包括根据本发明的管嘴末端适配器和管嘴末端。管嘴末端包括具有连接端部和排放端部的管嘴本体、设置在连接端部处的紧固突部、朝向连接端部开口并至少延伸到紧固突部中的液体腔室、以及在排放端部处具有孔口并优选在液体腔室的下游端部处流体地连接至液体腔室的出口。管嘴末端的紧固突部容纳在管嘴末端适配器的管嘴末端凹入部中，管嘴末端适配器的突出部分延伸到管嘴末端的液体腔室中。管嘴末端可以是搅动(puddle)管嘴或喷射管嘴，特别是扇形喷射管嘴。管嘴组件提供用于供给液体的管道和用于将液体从液体腔室并远离出口转移的另一管道。这样，可以防止在分配周期结束之后液体从出口或液体腔室滴落到基板上。
例如，管嘴末端适配器的供给管道在液体腔室的上游端部处通向液体腔室，和/或管嘴末端适配器的抽吸管道在突出部分的下游端部处通向液体腔室。因此，抽吸管道和供给管道在靠近液体腔室的下游端部的突出部分的下游端部处汇合，以在分配周期之后以受控方式可靠地转移任何液体远离管嘴。
在实施例中，出口具有直径，突出部分的下游端部与孔口之间的距离至少为出口直径的0.5倍。例如，该距离最大为出口直径的5倍，优选为直径的1至3倍。这样，突出部分的下游端部与孔口之间的距离足够小，以确保出口中的所有液体转移到另一管道中。
为了提高性能，出口和突出部分中的抽吸管道同轴。
在变型中，在管嘴末端适配器的突出部分的外周与液体腔室的内壁之间形成有通道，并且管嘴末端适配器的供给管道通向该通道。通道可以具有在0.25mm与1.0mm之间的宽度，并且可以是供给管道的伸长。这样，供给管道以最少的所需材料形成。
为了进一步提高性能，通道和抽吸管道在液体腔室的下游端部处汇合。
本发明还提供了一种用于将液体供给至基板的管嘴，该管嘴具有带有装置端部和排放端部的主体，该主体包括：抽吸管道；供给管道；液体腔室，其形成供给管道的部分；出口，其具有的直径小于液体腔室的直径，在排放端部处具有孔口，并且优选地在液体腔室的下游端部处流体地连接至液体腔室；以及突出部分，其延伸到液体腔室中。抽吸管道延伸穿过突出部分，并且在液体腔室的下游端部处通向液体腔室并在出口的上游与供给管道汇合。抽吸管道至少部分地被供给管道环绕。
抽吸管道可以延伸穿过突出部分的轴向长度，并且可以在突出部分的下游端部处开口。这样，抽吸管道和供给管道尽可能远地在下游汇合。
主体和突出部分相互不可移动地固定。具体地，主体和突出部分形成为单个构件。这简化了管嘴的操作。
例如，主体包括在装置端部处的用于将管嘴固定到基板处理装置的装置突部。装置突部可以是带螺纹的。通过这种方式，管嘴末端适配器可以容易地安装在管嘴末端与基板处理装置之间。装置突部可以是带螺纹的。
在本发明的实施例中，管嘴优选地在主体的外周表面或装置端部处具有抽吸端口，并且抽吸管道源自抽吸端口。管嘴优选地在外周表面处或在装置端部处还具有供给端口，并且供给管道源自供给端口。外周表面在主体的两个端部之间延伸。供给管道可以延伸穿过装置突部。此外，抽吸端口可以是带螺纹的或者是联接件。通过设置抽吸端口，可以容易地转移管嘴出口中的可能从管嘴滴落的多余液体。例如，供给端口可以位于装置端部处，并且抽吸端口可以位于外周表面处，反之亦然。此外，抽吸端口和供给端口可以都位于基部本体的同一表面处，例如外周表面或装置端部的端面。
在变型中，突出部分的下游端部与孔口之间的距离至少是出口直径的0.5倍。例如，该距离最大为出口直径的5倍，优选地为直径的1至3倍。这样，突出部分的下游端部与孔口之间的距离足够小，以确保出口中的所有液体转移到另一管道中。
为了提高性能，出口和突出部分中的抽吸管道同轴。
在另一实施例中，在突出部分的外周与液体腔室的内壁之间形成有通道。该通道可以具有在0.25mm与1.0mm之间的宽度。因此，用于提供通道所需的空间可以最小化。
附图说明
通过以下对实施例和所参考的附图的描述，本发明的其它特征和优点将显而易见。在附图中：
图1示出了根据本发明第一实施例的具有根据本发明第一实施例的管嘴末端适配器的管嘴末端组件的截面，
图2示出了图1的管嘴末端适配器的截面，
图3示出了图1的管嘴末端适配器的横穿线III-III的另一截面，
图4以截面示出了根据本发明另一实施例的管嘴，
图5示出了根据本发明第二实施例的具有根据本发明第二实施例的管嘴末端适配器的管嘴末端组件的截面，
图6示出了图5的管嘴末端适配器的截面，
图7示出了图6的管嘴末端适配器的横穿线VII-VII的另一截面，以及
图8以截面示出了根据本发明另一实施例的管嘴。
具体实施方式
图1示出了包括管嘴末端适配器12和管嘴末端14的管嘴组件10。
管嘴组件10可以安装到用于将液体分配到基板(如晶圆)上的基板处理装置中。基板处理装置可以是用于纳米加工和/或微细加工的装置。
管嘴末端14是标准管嘴末端，并且在所示的第一实施例中是喷射管嘴，如扇形喷射管嘴。
管嘴末端适配器12还在图2中示出，并且包括例如由塑料材料制成的基部本体16。基部本体16可以通过注射成型或3D打印来制造。
基部本体16具有装置端部18和相对的基板端部20以及在装置端部18与基板端部20之间延伸的外周表面22。液体从装置端部18流向基板端部20。下面，方向“下游”用于描述从装置端部18到基板端部20且进一步穿过管嘴末端14的方向。因此，“上游”描述相反的方向。下游方向与管嘴末端适配器12和管嘴末端14的轴向方向一致。
在装置端部18处，基部本体16设置有在其径向外表面处具有螺纹的装置突部24。
在基板端部20处，在基部本体16中形成具有螺纹壁的管嘴末端凹入部26。
装置突部24的尺寸和管嘴末端凹入部26的尺寸相同，这意味着装置突部24可以螺接到管嘴末端凹入部26中。尺寸可以选择为装配标准的基板处理装置或标准的管嘴末端14。因此，管嘴末端适配器12可以容易地插入到基板处理装置与管嘴末端之间的已知装置中。
孔28沿基部本体16的纵向或轴向方向从装置端部18穿过装置突部24延伸到管嘴末端凹入部26。
孔28的上游端部(即，其在装置端部18处的端部)形成供给端口29。供给端口29可以是带螺纹的或者是联接件的插孔。然而，供给端口29也可以是具有外螺纹或形成联接件的插头连接器的中空突部。在任何情况下，供给端口29都适于与基板处理装置连接。
孔28的延伸穿过装置突部24的相邻部分形成供给管道36。
此外，基部本体16包括突出部分30，该突出部分部分地在孔28中延伸，并且沿基部本体16的轴向方向进入管嘴末端凹入部26中。如能够在图3看出的，突出部分30沿着孔28的中轴线延伸，并且被支撑在孔28的侧壁处。
主体16和突出部分30形成为单个构件，并且因此相互不可移动地固定。
突出部分30具有针形状或者是穿过管嘴末端凹入部26突出的中空针。
突出部分30进一步沿轴向方向延伸完全地穿过管嘴末端凹入部26，并且从管嘴末端凹入部26突出有下游端部。因此，突出部分30的下游端部是管嘴末端适配器12的最下游部分。
在基部本体16的外周表面22处，尤其是在装置突部24的下游，设置有抽吸端口32。
在所示的实施例中，抽吸端口32形成为径向向内延伸的凹入部。凹入部可以是带螺纹的或者是联接件的插孔。然而，抽吸端口32也可以是具有外螺纹或形成联接件的插头连接器的中空突部。在任何情况下，抽吸端口32适于用管路等连接至真空泵或任何其它低压源。
抽吸管道34源自抽吸端口32。抽吸管道34沿下游方向延伸完全地穿过突出部分30，并且在突出部分30的下游端部处开口。
抽吸管道34和突出部分30的直径可以在0.7mm与4.0mm之间。
供给管道36在突出部分30的区域中形成为孔28的一部分。
供给管道36在管嘴末端凹入部26的上游端部处通向管嘴末端凹入部26,并且环绕突出部分30以及因此环绕抽吸管道34。
因此，抽吸管道34和供给管道36彼此同轴。
在图1至图4所示的第一实施例中，供给端口29位于基部本体16的装置端部18处，例如位于装置端部18的端面处，并且抽吸端口32位于基部本体16的外周表面22处。
现在转到图1所示的管嘴末端14，管嘴末端14包括管嘴本体44，该管嘴本体具有面向管嘴末端适配器12的连接端部46和在管嘴末端14和管嘴组件10的下游端部的排放端部48。
管嘴本体44也可以由塑料材料制成，并且例如可以利用注射成型或3D打印来制造。
管嘴本体44包括紧固突部50，该紧固突部设置在连接端部46处，并且可以接合到管嘴末端适配器12的管嘴末端凹入部26中。为此目的，紧固突部50可以设置有螺纹。
液体腔室从连接端部46向下游延伸到紧固突部50中。在下文称为出口54的另一管道从液体腔室52的下游端部延伸到排放端部48，并且在排放端部48处开口，从而形成孔口56。
液体腔室52和孔口56彼此同轴，以及与管嘴末端适配器12的抽吸管道34和供给管道36同轴。出口54的直径d小于液体腔室52的直径D，但可以大于抽吸管道34和/或突出部分30的直径。
管嘴末端14经由紧固突部50和管嘴末端凹入部26接合到管嘴末端适配器12中。
在图1所示的接合位置中，管嘴末端适配器12的突出部分30延伸到管嘴末端14的液体腔室52中。
由于其长度，突出部分30沿下游方向延伸穿过液体腔室52的大部分，并且在距管嘴末端14的孔口56和排放端部48的距离a处终止。
距离a因此是突出部分30的下游端部与孔口56(即，管嘴末端的下游端部)之间的距离，并且至少是出口54的直径的0.5倍。距离a最大为出口的直径的5倍，并且优选地在出口54的直径的1至3倍之间。
由于突出部分30，在突出部分30的外壁与液体腔室52的内壁之间形成通道58。
通道58因此是围绕突出部分30的环形通道，并且具有从突出部分30的外壁到液体腔室52的内壁的宽度w。该宽度例如在0.25mm与1.00mm之间。
管嘴末端适配器12的供给管道36在液体腔室52的上游端部处通向液体腔室52，更确切地说，供给管道36通向通道58。因此，通道58可以看作是供给管道36的伸长。
因此，抽吸管道34和供给管道36都通向液体腔室52。由于突出部分30的长度，抽吸管道34和供给管道36在液体腔室52的下游端部和突出部分30的下游端部处汇合。
操作中，管嘴末端适配器12经由管嘴末端适配器12的装置突部24安装到基板处理装置(未示出)中。这样，管嘴末端适配器12的供给端口29连接至基板处理装置的运送待分配到基板上的液体的通道。
基板可以是未涂覆的基板(如晶圆)或已经涂覆的基板。液体可以是显影剂、溶剂、水或任何其它水溶液。例如，基板是涂覆有已经曝光的光敏树脂的晶圆，并且液体是用于已曝光树脂的显影剂。
抽吸端口32通过合适的管路连接至低压源(未示出)(如真空泵)，使得真空可以施加到抽吸管道34。
然后在一段规定的分配周期内施加液体。液体从基板处理装置供给到供给端口29，通过供给管道36流入液体腔室52的通道58，并且通过出口54，在那里通过孔口56朝向基板(未示出)分配液体。在分配周期期间，低压源停用。
一旦已停止液体的供给，即在分配周期结束时或之后不久，低压源被启用。因此，在抽吸端口32处施加低压或真空。
通过施加真空，残留在出口54中和液体腔室52中的液体被吸入抽吸管道34中，并且通过管嘴末端适配器12从管嘴末端14转移排放。因此，出口54中不会残留可能以不受控方式滴落到基板上的液体。
低压源可以在没有液体分配到基板上的周期期间永久地起作用，以便转移可能不期望地通过管嘴末端适配器12朝向出口54流动的任何液体。
由此，由于突出部分30的下游端部(即，抽吸管道34和供给管道36汇合的位置)之间的短距离，所以能够可靠地防止滴落。
图4至图8示出了本发明的基本上与图1所示的管嘴末端适配器12相同的不同实施例。因此，相同零件或具有相同功能的零件使用相同的标号来标记，并且仅在下文中描述不同之处。
图4示出了基本上是管嘴末端适配器12的一体式变型的管嘴60。
管嘴60具有可以理解为由一个构件制成的管嘴末端适配器12的基部本体16和管嘴末端14的管嘴本体44的主体62。
因此，主体62包括上述的基部本体16和管嘴本体44的所有特征，显然没有管嘴末端凹入部26、紧固突部50、基板端部20和连接端部46。自然地，主体62仅包括装置端部18和排放端部48。
主体62和突出部分30因此相互不可移动地固定。具体地，主体62和突出部分30形成为单个构件。
此外，液体腔室52是孔28的伸长。
主体62也可以由塑料材料制成，并且例如可以利用注射成型或3D打印来制造。
图5至图7示出了管嘴组件10和管嘴末端适配器12的另一实施例。
与图1至图3所示的第一实施例不同，抽吸端口32和供给端口29的位置已经互换。
在该实施例中，突出部分30不是源自孔28的内壁，而是从孔28的下游开口的边缘延伸。因此，抽吸管道34使孔28伸长，并且抽吸端口32因此位于装置端部18处。
供给端口29现在位于基部本体16的外周表面22处。供给管道36被实现为从供给端口29径向向内延伸并围绕突出部分30的凹入部64。
围绕抽吸管道34的环形通道由已经在管嘴末端适配器12内的供给管道36的凹入部64形成。
供给管道36的凹入部64沿下游方向通向管嘴末端凹入部26。
在该实施例中，管嘴末端14是搅动管嘴。然而，正如第一实施例中那样，在该实施例中也可以使用喷射管嘴，如扇形喷射管嘴，反之亦然。此外，对于管嘴末端适配器12和管嘴组件10，任何其它标准管嘴末端14也是可行的。
图8示出了本发明的作为图5至图7中所示的管嘴组件10的一体式变型的另一实施例。
相对于图1至图3的管嘴组件而言，如同图4的管嘴，除了已经关于图4的实施例进行解释的例外，图8的管嘴60具有包括基部本体16和管嘴本体44的几乎所有特征的一体式主体62。
然而，在图8的实施例的管嘴60中，抽吸管道34和供给管道36的设计遵循图5、图6和图7的实施例的设计。
此外，在两个实施例中，抽吸端口32和供给端口29都可以位于基部本体16的装置端部18处。例如，端口29、32都可以在装置端部18的端面处实现。端口29、32之一(例如，抽吸端口32)也可以位于孔28的内侧壁处。

Claims (12)

1.一种用于将管嘴末端(14)安装到基板处理装置的管嘴末端适配器，所述管嘴末端适配器包括抽吸管道(34)、供给管道(36)以及具有装置端部(18)和基板端部(20)的基部本体(16)，其中，所述抽吸管道(34)和所述供给管道(36)设置在所述基部本体(16)中，
所述基部本体(16)具有在其基板端部(20)处的用于容纳所述管嘴末端(14)的管嘴末端凹入部(26)以及延伸到所述管嘴末端凹入部(26)中的突出部分(30)，
其中，所述基部本体(16)和所述突出部分(30)相互不可移动地固定，
其中，所述抽吸管道(34)延伸穿过所述突出部分(30)，并且所述供给管道(36)通向所述管嘴末端凹入部(26)，
其中，所述抽吸管道(34)至少部分地被所述供给管道(36)环绕。
2.根据权利要求1所述的管嘴末端适配器，其特征在于，所述抽吸管道(34)延伸穿过所述突出部分(30)的轴向长度，并且在所述突出部分(30)的下游端部处开口。
3.根据权利要求1所述的管嘴末端适配器，其特征在于，所述突出部分(30)沿所述基部本体的轴向方向延伸穿过管嘴末端凹入部(26)，并且以其下游端部从所述管嘴末端凹入部(26)突出。
4.根据权利要求1所述的管嘴末端适配器，其特征在于，所述基部本体(16)包括在所述装置端部(18)处的用于将所述管嘴末端适配器(12)固定到所述基板处理装置的装置突部(24)。
5.根据权利要求4所述的管嘴末端适配器，其特征在于，所述管嘴末端凹入部(26)和所述装置突部(24)具有相同的尺寸和互补形状。
6.根据前述权利要求中任一项所述的管嘴末端适配器，其特征在于，所述管嘴末端适配器(12)在所述基部本体(16)的外周表面(22)或装置端部(18)处具有抽吸端口(32)，并且所述抽吸管道(34)源自所述抽吸端口(32)，以及在所述外周表面(22)处或在所述装置端部(18)处具有供给端口(29)，并且所述供给管道(36)源自所述供给端口(29)。
7.一种用于基板处理装置的管嘴组件，包括根据前述权利要求中任一项所述的管嘴末端适配器(12)和管嘴末端(14)，
所述管嘴末端(14)包括：
管嘴本体(44)，其具有连接端部(46)和排放端部(48)；
紧固突部(50)，其设置在所述连接端部(46)处；
液体腔室(52)，其朝向所述连接端部(46)开口，并且至少延伸到所述紧固突部(50)中；以及
出口(54)，其在所述排放端部(48)处具有孔口(56)，并且流体地连接至所述液体腔室(52)，
其中，所述管嘴末端(14)的紧固突部(50)容纳在所述管嘴末端适配器(12)的管嘴末端凹入部(26)中，所述管嘴末端适配器(12)的突出部分(30)延伸到所述管嘴末端(14)的液体腔室(52)中。
8.根据权利要求7所述的管嘴组件，其特征在于，所述管嘴末端适配器(12)的供给管道(36)在所述液体腔室(52)的上游端部处通向所述液体腔室(52)，和/或所述管嘴末端适配器(12)的抽吸管道(34)在所述突出部分(30)的下游端部处通向所述液体腔室(52)。
9.根据权利要求7所述的管嘴组件，其特征在于，所述出口(54)具有直径(d)，所述突出部分(30)的下游端部与所述孔口(56)之间的距离(a)至少是所述出口(54)的直径(d)的0.5倍。
10.根据权利要求7所述的管嘴组件，其特征在于，所述出口(54)和所述突出部分(30)中的抽吸管道(34)同轴。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的管嘴组件，其特征在于，在所述管嘴末端适配器(12)的突出部分(30)的外周与所述液体腔室(52)的内壁之间形成有通道(58)，并且其中，所述管嘴末端适配器(12)的供给管道(36)通向所述通道(58)。
12.根据权利要求11所述的管嘴组件，其特征在于，所述通道(58)和所述抽吸管道(34)在所述液体腔室(52)的下游端部处汇合。
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