CN1134310C - 处理基底的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
为了达到在基底上有均匀的涂层，本发明涉及的装置和方法是用于对基底进行涂层的，其中基底固定在一个基底座(5)上，从而使得待涂基底表面(15)裸露着，并使基底随基底座旋转，还有一个封盖(20)可以固定在基底座上，该封盖与基底座共同形成一个封闭的用于基底的腔室。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于涂覆基底的方法和装置，此处基底这样固定在一个基底座上，从而使待涂层的基底表面裸露着并使基底随基底座旋转。
背景技术
这样一种装置例如由EP-A0711108就已知了。这种装置包括有一个预涂漆站，其中有一个指向下的待涂基底表面运动经过一个供漆的毛细间隙，以便给基底表面涂上漆。接着基底运动至一个离心机站并在一个保护环内旋转或者离心分离，该保护环用于从基底导出分离的余漆。
DE-A-19545573表示了一种在一个基底上均匀涂覆漆层的装置，其中基底使待涂面指向上面放置在一个转盘上。在离心旋转过程中至少部分地盖住基底的一个帽盖就从上面以一个小的间距移动到基底上方或者直接定位在基底上。
同样由DE-A-9218974已知有一种装置，它借助一种离心装置将薄的涂层，例如漆层涂覆在一个基底上。这种装置有一个转盘，待涂基底就放在这转盘上，待涂表面指向上面。帽盖可以从上面起定位在这转盘上，以便形成一个空腔来接纳基底。此时在帽盖和转盘之间所形成的空腔经过转盘里的透孔与环境相连接。此外在帽盖上设有弹性的封盖板条，这些板条与基底的指向上面的棱边接触，以便在封盖和基底之间形成一个空腔。
US-A-5042421说明了一种旋转头装置，用于以对半导体进行涂层，它有一个转盘用于支承住圆片和一个围住这圆片的圆盘，这个圆盘可以固定在转盘上。
DE-A-4024642还说明了一种用于接纳基底的转盘，借助于真空使这基底固定在转盘上。
这些装置的问题在于，通过离心分离过程所达到的涂层厚度的均匀性并不总是足够的好。
发明内容
因此本发明的任务就是提出和创造一种上面所述种类的方法和装置，用于处理基底，可以使待处理的基底表面实现均匀的涂层。
按照本发明解决所提出任务的方法是：设有一个可固定在基底座上的封盖，它与基底座共同形成一个密封的接纳基底的空腔。通过这可以固定在基底座上的封盖就在基底座和封盖之间实现了对基底所规定的环境条件。尤其是在腔室内部形成了一个直立区域，从而使位于直立区域内的气体，例如空气，与基底座和固定在上面的封盖一起旋转。另外使旋转过程中指向基底的封盖面之间的距离保持在一个不变的规定的值。这样就使在基底和处在空腔内的气体之间的相对运动和涡流减至一个最小值，这就使基底的涂层很均匀。而是否这整个待涂的基底表面都要预涂或者只是局部范围，例如基底表面的中间部位预涂，并借助于旋转过程实现完全涂层，这些都并不重要。对基底所规定的环境条件还允许使涂层内所含的溶剂实现均匀的逐步的脱干，它是使待涂表面指向下保持着，此外还确保了由基底分离出的涂层介质不与基底的侧棱边或背面相接触。
为了确保将基底固定住在基底座里，又不损坏待涂的基底表面，基底座具有一个夹持装置，用负压将基底夹持住。
按照本发明的一种优选的实施形式，基底座还有一个夹持装置，用负压将封盖夹持住。比较有利的方式是使基底的夹持装置和封盖用一个共同的负压供给装置相连接，以便只需要设置一个真空源，例如一个真空泵。同时这基底和封盖用的夹持装置最好可以相互独立地控制，例如经由一个阀门单元，因为封盖只是为了旋转过程或者说离心分离过程而固定在基底座上，而基底则在较长时间内，尤其是也在预涂层时，就夹持在基底座上。
为了在基底座和封盖之间实现一种良好的规定的负压区并因而实现良好的夹持固定，在基底座和封盖之间设有密封。
在本发明的一种实施形式中，在基底座里有一个凹处，至少部分地用于接纳基底，由此可以实现基底相对于夹持座的对中。此外这凹处还可以用于旋转过程时或者说离心分离过程时对基底的侧向固定。
该装置最好有一个用于使封盖和基底座相互对中的对中装置，以便确保封盖与基底座以及与基底的规定位置。为使对中简单而经济，对中装置最好至少有一个对中斜面在封盖上和/或在基底座上。为了阻止在基底座旋转时封盖相对于基底座的不平衡和侧向移动，封盖最好对于中心轴线是对称的。
对于本发明的一种特别优选的实施形式来说，在封盖的限定空腔的零部件的外面部位里设计了一个空缺，以便形成一个足够的空间用于离心分离出的余漆。在外面部位里形成这空缺就确保了通过旋转时产生的离心力使余漆可靠地从基底部位以及也从基底座部位引导走开，以保护它免受污染。同时最好使这空缺向外逐渐缩小，从而使指向基底座的面形成倒角。这样可以使漆从基底和从盘座的导出进一步改善。
在本发明的另一种特别优选的实施形式中，封盖对于其水平的中间平面是对称的，而且有一个装置用于使封盖翻转，从而使封盖可以用在第一个位置上和一个翻转180°的位置上。最好有一个高度可以调整的接纳件用于夹持封盖，以便使这封盖在这旋转过程之间夹持住，在旋转过程中它就固定在基底座上。为了能够在每次离心旋转过程期间或者之间清洗封盖，要为这封盖设置一个冲洗装置和/或干燥装置。这种冲洗和/或干燥就阻止了由于粘附在封盖上的污物而使随后要处理的基底弄脏。在本发明的一种特别优选的实施形式里冲洗装置和/干燥装置是接纳件的一部分，至少具有一个指向封盖和/或空缺处的喷嘴。喷嘴指向空缺处是特别有利的，因为如上所述，余漆优先聚集在这些空缺里，而且如果它们不清洗的话，那么时间久了就会装满的。最好至少有一个喷嘴可以用一种含有溶剂的冲洗液来进行冲洗，以便除去余漆。冲洗之后最好使干燥液经过同一个或者另外一个喷嘴指向封盖，使其变干。
按本发明的任务也通过一种处理基底的方法来解决，此处这基底夹持在一个基底座上，从而使待处理的基底表面裸露着并指向下，而且这基底随基底座而旋转，解决的办法是：使一个封盖固定在基底座上，封盖与基底座一起就形成了一个用于基底的密闭腔室。由于封盖固定在基底座上而且形成了封闭的腔室，因而就得出了上面所述的优点。
在本发明的一种特别有利的实施形式里，封盖的背离基底的面在旋转过程中受到冲洗和/或干燥。由于冲洗和/或干燥与旋转过程同时进行就节省了时间，因为冲洗和/或干燥不一定要在一个中间步骤里进行。此外，由旋转过程而产生的离心力也推动了冲洗和/或干燥。
最好使封盖在前后紧随的旋转过程之间翻转，从而使封盖总是有一个干净面指向待处理的基底，而由于以前的旋转过程而弄脏的面则背离基底，而且可以进行清洗。
本发明尤其适合于薄涂层技术，尤其用于制造液晶显示屏、用于半导体制造的掩膜、半导体基底物或陶瓷基底物，以便使那里的矩形或圆形的板有一层均匀的漆涂层或者用其它的首先是流体介质制成的涂层，例如滤色片或者专门的保护涂层。
以下根据优选的实施例参照附图对本发明进行说明.
附图说明
图1：按本发明的一种装置示意图，其中一个支承着基底的基底座和一个封盖是相互分离开的；
图2：按照图1所示的按本发明装置的另一示意图，其中封盖与基底座处于接触；
图3：按图1所示的本发明装置的另一示意图，其中封盖固定在基底座上，并随着盘座而旋转。
图4：按图1所示的本发明装置的另一示意图，其中封盖又与基底座分离开，而基底座从封盖处移动离开；
图5：按本发明的封盖和封盖的接纳件示意图，其中封盖表示在翻转过程中；
图6：按本发明的封盖和封盖接纳件示意图，此时封盖放下在接纳件上；
图7：用放大截面图表示了本发明的另一种实施例，草图表示了基底座和封盖；
图8：按图7所示按本发明的封盖的一个俯视图；
具体实施方式
图1至6表示了按本发明的涂层装置1的功能流程。装置1主要包括有一个基底接纳和运输单元2和一个封盖单元3。
接纳和运输单元2具有一个未详细表示出的运输装置和一个基底座5，该盘座5经过一个旋转轴6与一个未详细示出的旋转装置相连接。旋转装置与运输装置处于连接，因而是可以运动的。这样一种具有运输装置、旋转装置和基底座的接纳和运输单元例如由此前所列举的EP-A-0711108就已知了，其中内容引为参考以避免重复。
基底座5由一块底板8构成，底板在指向运输装置的上面有一个空缺10用于对应地接纳安放旋转轴6。基底座5设计成相对于旋转轴6的旋转轴线A成旋转对称。在底板8的从运输装置离开的下面11设计有一个凹空处12用于安放基底13。基底13就这样容纳在凹空处12，从而使待涂层的基底表面15背离这基底座并且裸露着。凹空处12的深度等于待安放的基底的厚度，从而使底板8的下面11在装入基底13时与基底的待涂表面15对齐。作为选择地，也可以使下面15与由基体8的下面11所限定的平面有一定间距，尤其是超出下面11向下突起。基底13经由来表示出的真空孔而夹持固定在基底座5上，这些真空孔是设计在底板8里的并与一个未表示出的负压源(例如一个真空泵)相连接。
底板8有一个略呈锥形向下逐渐变小的外圆周16，如以下所述，它用作为对中斜面。
基底座5除了有真空孔用于夹持基底13外还有一个具有杯形真空爪18的真空夹持装置17，这些爪经过未详细示出的管路与负压源相连接。该负压源与夹持基底13的真空孔相连接的负压源是同一个负压源。但真空爪18可以通过阀门施加以负压，而与夹持基底13的真空孔无关。真空爪18径向相邻于基底座5的底板8并相对于下面11而复位。尽管图1只表示了二个真空爪18，但应注意到有许多真空爪18旋转对称地围绕着这基底座5。若不用一个共同的负压源用于真空夹爪18和基底用的真空孔，那也可以使用二个独立的负压源。
封盖单元3主要包括一个封盖元件，简单来说，包括一个封盖20和一个接纳此封盖的接纳元件或者说一个接纳件22。如图1所示，接纳件22具有一个槽形横断面，它有一个底板24和一个垂直于此底板伸出的侧板25。
封盖20具有一个中间板28，它有一个水平的中间平面B。封盖20相对于水平的中间平面B是对称的，因而只对封盖的上面部分进行了描述。从中间板28起旋转对称于封盖20的中心轴线C有一个凸缘30向上延伸。凸缘30形成了一个平面31，如以后要说明的那样，该平面31与真空爪接触，以便在其间产生一种连接。相邻于中间板28，凸缘30有一个相对于中心轴线C旋转对称而设计的凹槽32。凹槽32的设计与中间板28齐平。通过这凹槽32就在凸缘30上形成了一个位于凹槽32之上旋转对称的径向凸起34，它构成了平面31的一部分。凸起34的内圆周适配于底板8的外圆周，因而能够使底板8安放在凸缘30的凸起34之间，其中逐渐变小的外圆周在基底座5和盖板20之间形成了对中心。
如果基底座5的底板8放入在封盖里了，那么真空爪18就与凸缘30的平面31接触作用。在此位置上在基底座5和封盖20之间就形成了一个空腔36，如图2举例所示。在此位置上负压就使真空爪18动作，从而使封盖20牢固地夹持在基底座5上。
如图3所示，在接纳件22之内有一个指向封盖20的下面，尤其是指向封盖20的凹槽的喷嘴40，通过此喷嘴将冲洗液体和/或干燥液喷洒到封盖20的下面上。喷嘴40在接纳件22之内可以活动，如由箭头D所示。也可以使用许多喷嘴来替代这一个喷嘴。
封盖单元3还有一个未表示出的翻转装置，它用于围绕中间平面B使封盖20翻转，如图5所示。
图7和图8所示是另一种可供选择的基底座5的实施形式，它具有另一种可供选择的封盖20的实施形式。在图7、图8中类似的或相同的元件，使用如图1至图6中相同的附图标记。
基底座5还有一个底板8，在底板8的上面有一个凹孔10用于安放旋转轴。与图1至图6所示的实施例相反，指向基底的主体8的下面11并没有用来安放接纳基底13的凹空处。下面11设计成平的，而基底13经由主体11里的真空孔50夹持在底板8上。如在第一个实施例中按图1至图6所示那样，真空孔50与一个负压源连接作用。在主体8的下面11设计有一个围绕真空孔50的槽，用于安放一个密封元件，例如O形密封圈52。
在基底座5的基体8的外面部件里设计有一个与负压源相连接的真空孔54，这些孔代替了按图1至图6中的真空爪18。虽然在图7中只表示了二个真空孔54，应该注意到有许多真空孔54，它的与基底座5的旋转轴线A成旋转对称。在下面11邻接于真空孔54有两个环绕的槽，用于安放密封元件56，例如O形密封圈。
封盖20也有一个中间板28，它有一个中间平面B，封盖20的上面和下面相对此平面为对称的。因此又只是对封盖20的上部进行说明。在中间板28的外面部位里也有一个围绕的凸缘30伸展向上，它具有一个平的上面31。凸缘相对于中心轴线C为旋转对称的，该中心轴线C按照图7是与盘座5的旋转轴线A重合的。凸缘30也有一个相邻接于中间板并与之齐平的凹槽32。由这凹槽32形成了一个突出向里的凸缘30上的凸起34。凸起的内圆周62是这样来设计的，以至使待涂层的基底B并不与凸起接触就可以安放在这中间。凹槽32有一个倾斜的上面30，因而凹槽32径向向外地逐渐变小。
凸缘30还有一个从平的上面31轴向伸出的凸起64，该凸起64就限定了一个向下逐渐变小的内圆周表面66。向下逐渐变小的内圆周表面66是与基底座5的基体8的外圆周形状相适配的，并形成了一个对中斜面，从而使主体5能移沿着内圆周表面66滑动，直至基底座5的基体8的下面11支承在封盖20的凸缘30的平的上面31上。由于这种逐渐变小的内圆周形状就保证了基底座5相对于封盖20的对中，而且因此也保证了基底13相对于基底座5的对中。
尽管按图7所示在基体8里有密封件56，但可以按相同方式使这些密封设计在封盖20的平的上面31的凹槽里。
图8所示为封盖20的一个俯视图，它除了指明圆的形状之外也指出了凸缘30的平的上面31的位置，它形成了真空部件，从而保证了使封盖粘住在基底座上。这个部位由于其位置而几乎不再会被弄脏了。
根据图1至6描述了按照本发明的涂层方法的功能流程，其中这流程同样适合于按图7所示的元件。
在图1中经由封盖单元3使基底接纳和运输单元2运动，封盖单元3则经由一个未表示出的抬起装置在基底接纳和运输单元的方向上被抬起，如由各箭头所示。这个时候基底表面15例如通过一个如在前面所列述的EP-A-0711108里所描述的顶盖涂层过程进行了预涂层。通过这顶盖涂层过程例如在待涂的基底表面上涂覆了一层均匀的涂层，其厚度范围从1μm至2μm。
使基底座5与封盖20接触，如图2所示，并经过基底座上的对中斜面16或者封盖上的对中斜面66而实现对中，从而使基底座的旋转轴线A和封盖的中心轴线C重合。然后通过负压(或者经真空爪18或者经由真空孔54)抽吸封盖20，并牢固夹持在基底座5上。由此就在盘座5和封盖20之间形成一个密封封闭的腔室36，这在图7中最清楚。
接着如图3所示，稍稍降低接纳件22，从而使封盖20不再与接纳件22处于接触。然后通过未表示出来的旋转装置使基底座与固定在其上面的基底13和封盖20一起旋转，其中，从预涂过的基底13的表面上将多余的材料离心分离掉，这种材料由于离心力而聚集在封盖20的凹槽32之内。通过在离心分离时使基底13位于密封封闭的腔室36里，就能在基底上实现均匀的涂层，在整个表面上当涂层厚度为0.2μm至1μm范围时涂层厚度的偏差小于1％。尤其是在矩形基底的角部改善涂层的均匀性。只有在一个小于2mm的边界范围内涂层的均匀性尚不能完全保证。
同时经过喷嘴40使一种含有溶剂的冲洗液喷到封盖20的上面上使之清洁。通过封盖20的旋转可以提高清洗效果。在喷过冲洗液后将干燥液引到封盖的上面上，以使其干燥。
如图4所示，在离心分离过程之后封盖20又放下到接纳件22上，基底接纳和运输单元2从封盖单元3的部位处移开。如图5可见，借助一个未详细表示出的翻转装置使封盖20相对于水平的中间平面翻转180°，而接纳件22下降，从而为翻转提供可能。
如图6所示，在翻转过程之后又再使接纳件抬起并将封盖20放下到接纳件22上。在翻转过程后，这之前清洗过的封盖20的面指向上，而由于先前的离心分离过程而弄脏的面则指向下。这样封盖20就对其使用在一个新的离心分离过程中做好了准备。
如由上面的叙述得知，封盖20并没有自身的旋转轴线，也就是说，它并不是自身通过一个固有的旋转装置来移动，而是被动地通过被驱动的基底座而旋转。要是封盖通过一个自身的旋转装置主动地旋转的话，那么这样形成的两个旋转轴线必须要保持相互的匹配和对齐，这就比较复杂。
尽管是参照本发明的优选实施例对本发明进行了描述，但应注意，本发明并不仅限于此。例如也可以用电磁铁或者通过其它手段，例如一种机械的夹紧装置将封盖20为了这离心分离过程而固定在基底座上。封盖的清洗也不必与离心分离过程同时进行，它也可以借助一个刷子在离心分离过程之前或期间进行。
Claims (29)
1.对基底(13)进行涂层的装置(1)，它有一个基底座(5)，基底就夹持在这盘座上，从而使待涂的基底表面(15)裸露着并指向下；它还有一个使基底座(5)转动的装置，其特征是有一个可以固定在基底座(5)上的封盖(20)，它与基底座(5)一起形成一个密封的安放基底(13)的腔室(36)。
2.按权利要求1所述的装置(1)，其特征是有一个夹持装置(50)在基底座(5)上，用负压夹持住基底(13)。
3.按权利要求1或者2所述的装置(1)，其特征是在基底座(5)上有一个夹持装置(18；54)，用负压夹持住封盖(20)。
4.按权利要求3所述的装置(1)，其特征在于，用于基底(13)和封盖(20)的夹持装置(50；18，54)与一个共同的负压源相连接。
5.按权利要求3所述的装置(1)，其特征在于，用于基底(13)的和用于封盖(20)的夹持装置(50；18，54)可以相互独立地进行控制。
6.按权利要求1或2所述的装置(1)，其特征在于至少有一个限定在基底座(5)和封盖(20)之间的负压区的密封。
7.按权利要求1或2所述的装置(1)，其特征是在基底座(5)里有一个凹空处(12)用于至少部分地接纳安放基底(13)。
8.按权利要求1或2所述的装置(1)，其特征是有一个对中装置(16；66)用于使封盖(20)和基底座(5)相互实现对中。
9.按权利要求8所述的装置(1)，其特征在于至少在基底座和/或在封盖上有一个对中斜面(16；66)。
10.按权利要求1或2所述的装置(1)，其特征在于，封盖(20)相对于一个中心轴线(C)是对称的。
11.按权利要求1所述的装置(1)，其特征是在封盖(20)的限定腔室的部分的外面部位里有一个凹槽(32)。
12.按权利要求11所述的装置(1)，其特征在于，凹槽(32)向外逐渐变小。
13.按权利要求11或12所述的装置(1)，其特征在于，凹槽(32)的指向基底座的面(60)倒成斜面。
14.按权利要求1或2所述的装置(1)，其特征在于，封盖(20)相对于其中间平面(B)来说是对称的。
15.按权利要求14所述的装置(1)，其特征是有一个用于翻转封盖(20)的装置。
16.按权利要求1或2所述的装置(1)，其特征在于有一个接纳件(22)用于夹持封盖(20)。
17.按权利要求16所述的装置(1)，其特征是有一个用于抬起和降下接纳件(22)的装置。
18.按权利要求1或2所述的装置(1)，其特征是有一个用于封盖(20)的冲洗装置和/或干燥装置(40)。
19.按权利要求18所述的装置(1)，其特征在于，冲洗装置和/或干燥装置(40)是接纳件(22)的一部分，并且至少具有一个指向封盖(20)和/或凹槽(32)的喷嘴(40)。
20.按权利要求11所述的装置(1)，其特征在于，至少有一个喷嘴(40)可以通给冲洗液和/或干燥液。
21.按权利要求20所述的装置(1)，其特征在于，冲洗液含有一种溶剂。
22.对基底(13)进行涂层的方法，其中基底(13)就夹持在一个基底座(5)上，从而使待涂的基底表面(19)裸露着并指向下，基底(13)随基底座(5)而旋转，其特征在于，封盖(20)固定在基底座(5)上，这封盖(20)与基底座(5)一起形成了一个用于基底(5)的密封的腔室。
23.按权利要求22所述的方法，其特征在于，用负压使基底(13)夹持在基底座(5)上。
24.按权利要求22或23所述的方法，其特征在于，用负压使封盖(20)夹持在基底座(5)上。
25.按权利要求22或23所述的方法，其特征在于，封盖(20)和基底座在固定之前相互对中。
26.按权利要求22或23所述的方法，其特征在于，封盖(20)的固定要在旋转处理之后松开，与基底(13)的固定无关。
27.按权利要求22或23所述的方法，其特征在于，在旋转过程期间对封盖(20)的背离基底(13)的面进行冲洗和/或干燥。
28.按权利要求22或23所述的方法，其特征在于，冲洗液或干燥液至少经由一个喷嘴(40)喷到封盖上。
29.按权利要求22或23所述的方法，其特征在于，封盖(20)在相互紧随着的旋转过程之间翻转。
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