CN112275703A - 一种利用柯恩达效应的水刀结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用柯恩达效应的水刀结构，包括流体供应管以及水刀，所述水刀由前主体及后主体组成，所述前主体具有用于将清洁液引入内部的入口管，所述后主体连接到流体供应管的相对表面并与入口管连通，从而与前主体形成相互间隙以增加清洁液的水压，所述前主体的下部形成有柯恩达曲率表面，所述柯恩达曲率表面引导通过间隙供应的清洁液在前主体的纵向上均匀地分布，根据本发明的利用柯恩达效应的水刀结构，通过基于流体的压力和水刀的间隙来设计附壁的曲率半径，防止了以往因颗粒而导致的流体供应的分支现象，因此，具有充分降低诸如液晶显示器(LCD)的平板显示器的刻蚀或清洁过程中的不良率的效果。

Description

一种利用柯恩达效应的水刀结构
技术领域
本发明涉及一种水刀，具体是一种利用柯恩达效应的水刀结构。
背景技术
通常，在诸如液晶显示器(液晶显示器，以下称为LCD)的平板显示器(Flat PanelDisplay，FPD)的制造过程中，为防止缺陷预先将去除基板或膜表面的污染，颗粒；或者进行清洁以增强要沉积的薄膜的粘附力并改善FPD特性。
用于这种清洁的清洗机被应用于每个主要过程，例如沉积过程、蚀刻过程、显影过程、剥离过程等。其配备有将诸如纯水、去离子水或蚀刻溶液之类的清洁液或处理溶液喷射到基板上的水刀。水刀通过将诸如清洁液或处理液之类的液体均匀地喷洒到基板上来处理基板的表面。
目前，现有的水刀在操作中，当液体通过液体供应端口被供应到水刀时，液体通过相应的供应狭缝到达腔室。腔室将液体沿着主体的纵向均匀地分布，并且均匀分布的液体沿着喷射狭缝通过水刀的下端喷射到基板上。其存在腔室不能在主体的纵向充分分配液体的情况。另外，包含在液体中的较大尺寸的particle也会卡在喷射缝隙中。在这种情况下，从喷射狭缝向基板喷射的液体没有沿着水刀的宽度方向连续地喷射，并且在中间被切断。即，由于水刀不能均匀地处理基板的整个表面，因此存在产品质量降低并且缺陷发生率增加的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用柯恩达效应的水刀结构，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的另一个目的，提供了利用柯恩达效应的水刀结构，当在水刀主体内部产生颗粒时，通过使用柯恩达效应(COANDA EFFECT)来确保在基板上的液体喷射均匀，从而确保系统的稳定性。
根据为了实现上述目的的本发明的观点，利用柯恩达效应的水刀结构是应用于半导体清洗工艺的水刀结构。为了防止从水刀的下部排出洗涤液分支，其特征是将水刀的下边缘加工成COANDA的弯曲表面。
根据本发明的优选实施例的水刀，前主体设置有用于将清洁液引入内部的入口导管，并且被固定到流体供应管的相对表面，它由与入口导管连通的后主体构成，并与前主体形成一个相互的间隙，从而增加了清洗液的水压；在前主体的下部中，形成柯恩达曲率表面以引导通过间隙供应的清洁液在前主体的纵向方向上均匀地分布，其特征在于，其包括从柯恩达曲率表面延伸的排放引导表面，以引导清洁液排放到基板上。
同时，根据本发明的优选实施例的排放导向表面从柯恩达曲率表面延伸，并且排放导向表面的角度与基板成20°至50°。
另外，清洁液的供应压力为1.3kg/m3至2.5kg/m3，其特征在于间隙为0.1mm至0.5mm。
根据本发明的利用柯恩达效应的水刀结构，通过基于流体的压力和水刀的间隙来设计附壁的曲率半径，防止了以往因颗粒而导致的流体供应的分支现象。因此，具有充分降低诸如液晶显示器(LCD)的平板显示器的刻蚀或清洁过程中的不良率的效果。
另外，在基板的清洁过程中产生的不良浪费了巨大的生产成本，安装了本发明的水刀的系统没有发现任何不良以确保系统的稳定性，并且降低了生产成本。
附图说明
图1为一种利用柯恩达效应的水刀结构的结构示意图。
图2为一种利用柯恩达效应的水刀结构中操作状态示意图。
图中：201、流体供应管；210、水刀；211、前主体；213、后主体；215、入口管；217、间隙；219、柯恩达曲率表面；221、排放导向表面；231、紧固螺钉。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～2，本发明实施例中，一种利用柯恩达效应的水刀结构，包括流体供应管201以及水刀210，所述水刀210由前主体211及后主体213组成，所述前主体211具有用于将清洁液引入内部的入口管215，所述后主体213连接到流体供应管201的相对表面并与入口管215连通，从而与前主体211形成相互间隙217以增加清洁液的水压，所述前主体211的下部形成有柯恩达曲率表面219，所述柯恩达曲率表面219引导通过间隙217供应的清洁液在前主体211的纵向上均匀地分布，所述水刀210用于引导清洁液从柯恩达曲率表面219延伸排出的排放导向表面221，在应用于半导体清洁工艺的水刀210的结构中，为了防止从水刀210底部排出的清洁液的分支现象，将水刀210的下边缘加工成COANDA曲率表面，所述前主体211和后主体213包括用于相互螺钉紧固的紧固螺钉231，所述后主体213的下部安装成高于前主体211的下部，该高度大于或等于水刀210结构的曲率半径，所述排放导向表面221从柯恩达曲率表面219延伸，且所述排放导向表面221的角度与基板成20°至50°，所述清洁液的供应压力为1.3kg/m3至2.5kg/m3，所述间隙217为0.1mm至0.5mm，所述的柯恩达曲率半径为式2。
式2：
Figure BDA0002712665600000041
而设定的，比例常数(k)是20.28的基于柯恩达效应的水刀结构。
图1是用于说明本发明的水刀的结构的图。如图所示，水刀210与要清洁的基板水平安装以将清洁溶液均匀地喷射到基板上，并且用于将清洁溶液供应到水刀210内部的流体供应管201组成，水刀210固定在流体供应管201的相对表面上，前主体211中安装有用于将清洁液引入其中的入口管215，与入口管215连通由并与前主体211形成相互间隙217以增加清洁溶液的水压的后主体213制成，在前主体211的下方形成柯恩达曲率表面219，该柯恩达曲率表面219使通过入口导管供应的清洁液在前主体的纵向上均匀地分布，并从柯恩达曲率表面219延伸有排放导向面221以引导清洁液排放到基板上。
前主体211和后主体213设置有用于相互螺钉紧固的紧固螺钉部分231，并且后主体213和前主体211的下部设计成相互阶梯状是较理想的。即，后主体213的下部安装成比前主体211的下部高，并且其高度应大于或等于柯恩达曲率表面219的曲率半径。
同时，排放导向表面221从柯恩达曲率表面219延伸，并且排放导向表面221的角度优选与基板成20°至50°。当排放导向表面221与基板的角度小于20°时，即，当排放导向表面221更靠近水平面时，清洁溶液与排放导向表面221分离，因为清洁溶液受到重力的影响更大，清洗会变的不规律。
另一方面，当排放导向表面221的角度超过50°时，也就是说，离基板越近于垂直方向，失去的柯恩达效应越多。这是因为，当排放导向表面221的角度超过基准值时，由于清洁液的供给压力而通过柯恩达曲率表面219的清洁液不会流入排放导向表面221。
当然，排放导向表面221的设定角度可以根据清洗液的供给压力而变化，但是通常施加到水刀的水压约为1.3kg/m3至2.5kg/m3，并且水刀间隙217大约为0.1mm至0.5mm，并且在该范围内，排放导向表面221的角度与基板成20°至50°。
根据清洗半导体的具有清洗能力，即根据半导体设备的大小而有不同的设计。常规半导体水刀的液压它不超过2.5kg/m3。另外，在小型水刀的情况下，向其供给的清洁液的水压为1.3kg/m3以上。因此，如上所述，本发明中使用的水刀的水压范围可以被限制为1.3kg/m3至2.5kg/m3。
上述水刀的间隙217也被设计为与清洗液供给压力相对应，并且在水压范围内保持0.1mm至0.5mm。
图2是用于说明根据本发明的水刀的流体流动的视图。
如图所示，构成水刀210的前主体211与流体供应管201紧固在一起，前主体211的入口管215与流体供应管201连通在一起。另外，与前主体211联接的后主体213在前主体211和后主体213之间形成间隙217，并且间隙217与入口管215连通。间隙217用于根据清洁能力将清洁液分布在一个平面上，其大小保持为0.1mm至0.5mm。
另外，通过在水刀210的前主体211的下边缘处形成柯恩达曲率面219，通过间隙217排出的清洁液因柯恩达曲率面219会发生流体聚集在负载较小的一侧的现象。即，当通过间隙217供应的流体被分支时(如果它是发散的)，该分支的流体再次通过柯恩达曲率表面219被收集。
在此，流体的分支现象，即流体的茎分开的现象是不沿前体211的表面沿直线最短的流体路径流动的现象，这是流体的茎沿对角线方向分离的现象。例如，当在间隙217中存在颗粒时，通过间隙217供应的流体分裂。在此，由于通过柯恩达曲率表面219的流体向载荷小的方向流动，因此再次收集了破裂的流体。因此，已经通过柯恩达曲率表面219的流体以收集状态被供给到排放导向表面221上，再被提供在基板上。
最终，通过间隙217供给的流体沿着柯恩达曲率表面219进行喷射，即使在间隙217之间存在颗粒，在流体注入过程中，流体茎的分裂也就是，由于没有发生流体发散，因此流体均匀地分布在基板上。
这里，如上所述，间隙217可以根据系统的容量而有所变化，但是通常为0.1mm至0.5mm，流体的供给压力为1.3kg/m3至2.5kg/m3。并且，在本发明中应用的柯恩达曲率半径适当地为55mm至90mm。
在此，当流体的供给压力增加时，柯恩达曲率半径也增加，并且当间隙增大时，柯恩达曲率半径减小。因此，柯安达曲率半径R可以由下面的等式1定义。
【式1】
Figure BDA0002712665600000071
在此，比例常数(k)为20.28。
比例常数(k)是通过多次实验得出的常数。
例如，水刀的间隙217为0.3mm，流体的供应压力P为在2.3kg/m3时，柯恩达曲率半径(R)为
Figure BDA0002712665600000072
基于该曲率半径，当形成柯恩达曲率时，通过间隙流出的流体沿着曲面均匀地分布在基板上，并且即使在间隙217内产生粒子，柯恩达效应也会导致没有流体的分散。
在前主体211和后主体213之间形成有间隙217，间隙217喷洒清洁液。这里，柯恩达曲率表面219形成在前主体211的边缘处，并且通过间隙217排出的清洁液通过柯恩达曲率表面219之后均匀分布的现象。。
本发明的水刀的实验，在将颗粒放置在间隙217的任何位置之后，通过观察清洁溶液的注射形式，可以看出清洁溶液在颗粒的产生位置处分支，在这点上，可以确认通过柯恩达曲率表面219并通过排放导向表面221的清洁溶液，与是否产生颗粒无关清洁液不会有分支。
在实验中装载了直径为0.4mm的球形的塑料模具的颗粒，并安装成不因水压而排出。此处，水刀的柯恩达曲率(R)为69mm，间隙217为0.3mm，流体的供应压力为2.4kg/m3。这产生了与上述柯恩达曲率半径方程相对应的相似结果，由此证实了无论在间隙中是否产生颗粒，水刀的运行稳定性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种利用柯恩达效应的水刀结构，包括流体供应管(201)以及水刀(210)，其特征在于，所述水刀(210)由前主体(211)及后主体(213)组成，所述前主体(211)具有用于将清洁液引入内部的入口管(215)，所述后主体(213)连接到流体供应管(201)的相对表面并与入口管(215)连通，从而与前主体(211)形成相互间隙(217)以增加清洁液的水压，所述前主体(211)的下部形成有柯恩达曲率表面(219)，所述柯恩达曲率表面(219)引导通过间隙(217)供应的清洁液在前主体(211)的纵向上均匀地分布，所述水刀(210)用于引导清洁液从柯恩达曲率表面(219)延伸排出的排放导向表面(221)。
2.根据权利要求1所述的一种利用柯恩达效应的水刀结构，其特征在于，在应用于半导体清洁工艺的水刀(210)的结构中，为了防止从水刀(210)底部排出的清洁液的分支现象，将水刀(210)的下边缘加工成COANDA曲率表面。
3.根据权利要求1所述的一种利用柯恩达效应的水刀结构，其特征在于，所述前主体(211)和后主体(213)包括用于相互螺钉紧固的紧固螺钉(231)，所述后主体(213)的下部安装成高于前主体(211)的下部，该高度大于或等于水刀(210)结构的曲率半径。
4.根据权利要求1所述的一种利用柯恩达效应的水刀结构，其特征在于，所述排放导向表面(221)从柯恩达曲率表面(219)延伸，且所述排放导向表面(221)的角度与基板成20°至50°。
5.根据权利要求1所述的一种利用柯恩达效应的水刀结构，其特征在于，所述清洁液的供应压力为1.3kg/m3至2.5kg/m3，所述间隙(217)为0.1mm至0.5mm。
6.根据权利要求1所述的一种利用柯恩达效应的水刀结构，其特征在于，所述的柯恩达曲率半径为式2。
式2：
Figure FDA0002712665590000021
而设定的，比例常数(k)是20.28的基于柯恩达效应的水刀结构。
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