TWI556878B

TWI556878B - 流體加速裝置

Info

Publication number: TWI556878B
Application number: TW103106517A
Authority: TW
Inventors: 劉茂林
Original assignee: 辛耘企業股份有限公司
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2016-11-11
Also published as: TW201532683A; CN104863905B; CN104863905A

Description

流體加速裝置

本發明是關於一種流體加速裝置，特別是指一種可應用於半導體晶圓、太陽能基板、顯示器玻璃基板、LED基板等平板狀基板之製程，但並不限於此等製程，並於製程中使用不同化學品進行單片旋轉蝕刻、清洗時，將使用於基板之多餘加工流體運送至收集裝置之流體加速裝置。

於基板加工製程產業中，使用於基板之加工流體可能因原料不易取得、製備程序繁雜、或需要特定製備程序等因素，使得加工流體往往所費不貲，因此將用於基板之加工流體收集至特定收集容器內以供加工之循環使用是非常重要的程序，而加工流體之收集率也因此成為製程運轉成本高低指標之一。

圖5顯示一先前技術之基板加工機1001A，其具有一底座/機座1010A，一基板轉軸1016A、一基板1018A、一動力裝置1050A、及一收集環1500A，基板1018A係固定於基板轉軸1016A之上，加工流體2000A施加於基板1018A上，且動力裝置1050A驅動基板轉軸1016A與基板1018A相對底座1010A旋轉，一方面使加工流體2000A均勻分佈於基板1018A，另一方面透過基板1018A之轉動所產生之離心力而將基板1018A上多餘之加工流體2000A甩至收集環1500A，以藉由收集環1500A收集多餘之加工流體2000A。然而，此基板加工機1001A之收集環1500A與基板1018A間的尺寸並不合適，使得有相當多之加工流體2000A分散至基板加工機1001A之內部，而大幅降低加工流體2000A之收集率，並可能對基板加工機1001A造成不良之影響。以一此類型之基板加工機為例，一適合用於12吋基板加工之12吋基板加工機之收集環於收集加工流體之收集率可達99.99%；然而若將該12吋基板加工機用於加工8吋基板時，收集環於收集加工流體之收集率僅約60%。亦即，先前技術之基板加工機無法適用於多尺寸之基板加工。

圖6顯示另一先前技術之基板加工機1001B，其具有一底座1010B、一旋轉環1014B、一基板1018B、一動力裝置1050B、及一收集環1500B，基板1018B係固定於基板轉軸1016B之上，旋轉環1014B係安裝至基板轉軸1016B，加工流體(未顯示)施加於基板1018B上，且動力裝置1050B驅動基板轉軸1016B、基板1018B、及旋轉環1014B一同旋轉，並透過旋轉環1014B係延伸至接近收集環1500B之位置，藉以提升該加工流體之收集率。然而，在此先前技術之配置中，基板1018B與旋轉環1014B係由同一動力裝置1050B所驅動，一方面可能將使動力裝置1050B之負載過大或體積過大；另一方面，在一定範圍之轉速下，由於旋轉環1014B之轉速與基板1018B相同，使得旋轉環1014B之轉速受限於基板1018B而無法有效地將加工流體運送至收集環1500B。

圖7顯示再一先前技術之基板加工機1001C之用於基板背面清潔之清潔環部1012C，其係與基板轉軸(未顯示)固接或與底座(未顯示)固接；亦即，清潔環部1012C係與基板及基板轉軸同動；或者基板係可相對清潔環部1012C轉動。其中，清潔環部1012C具有複數個出水孔1024C與一環型噴氣縫1026C，出水孔1024C用於提供清潔液於基板背面，環型噴氣縫1026C用於提供氣體於基板背面，藉以維持基板背面之清潔。然而，出水孔1024C之孔徑可能有過小之問題，造成提供於基板背面之清潔液不足，無法有效清洗基板背面。此外，環型噴氣縫1026C不易具有均勻的環形間隙，只要相關組件之尺寸或裝配過程略有誤差，容易使環型噴氣縫於其環型之一端具有一較大之間隙段，並於其環型之另一端具有一較小之間隙段，如此便會使氣體不易均勻地由環型噴氣縫1026C吹出。

為了解決上述問題，本發明目的之一係提供一種流體加速裝置，其具有固定於底座之一第一環部，該第一環部具有複數個噴氣孔，而透過該等噴氣孔可解決先前技術之環型噴氣縫吹氣不均之缺失；此外，利用可相對底座與基板轉動之一第二環部，使本發明之流體加速裝置能適用多種尺寸之基板加工，且不需如先前技術須受基板之轉速影響。

依據本發明之一實施例，一種流體加速裝置，包括：一底座、一第一環部、及一第二環部；該第一環部固設於該底座，並具有至少一出水孔與複數個噴氣孔設置於該第一環部上，該出水孔係相對該複數個噴氣孔設置於該第一環部之外側；該第二環部可旋轉地與該底座連接，並圍繞該第一環部。

較佳地，本發明之流體加速裝置進一步包含一第二動力裝置，藉以轉動該第二環部。根據此配置，本發明之該第二環部具有獨立之動力裝置，藉以能減少基板之動力裝置之負載，並透過使該第二環部之轉速高於基板之轉速，進而提升加工液體之收集率。

較佳地，本發明之流體加速裝置之該第一環部具有一環座部與一壓環部，該環座部係固定於底座並具有一第一漸縮段，該壓環部係可拆卸地固設於該環座部，並具有一第二漸縮段，該第二漸縮段且具有複數個溝槽；當該壓環部固設於該環座部，該第二漸縮段與該第一漸縮段接觸，使該第二漸縮段之該複數個溝槽與該第一漸縮段形成該複數個噴氣通道及該複數個噴氣孔。根據此配置，本發明之該複數個噴氣孔能達成均勻噴氣的效果。

以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

1‧‧‧流體加速裝置

10‧‧‧底座

12‧‧‧第一環部

14‧‧‧第二環部

16‧‧‧基板轉軸

18‧‧‧基板

20‧‧‧噴水通道

22‧‧‧噴氣通道

24‧‧‧出水孔

26‧‧‧噴氣孔

40‧‧‧吸力通道

50‧‧‧第一動力裝置

52‧‧‧第一馬達

54‧‧‧旋轉軸

56‧‧‧轉軸通道

60‧‧‧第二動力裝置

62‧‧‧第二馬達

64‧‧‧第二傳動機構組

66‧‧‧主動齒輪

68‧‧‧被動齒輪

70‧‧‧葉片

80‧‧‧環座部

82‧‧‧第一漸縮段

84‧‧‧第一頸部

90‧‧‧壓環部

92‧‧‧第二漸縮段

94‧‧‧第二頸部

96‧‧‧溝槽

100‧‧‧氣體腔室

L12‧‧‧第一環部長度

L14‧‧‧第二環部長度

L18a‧‧‧第一基板長度

L18b‧‧‧第二基板長度

L24a‧‧‧第一出水孔長度

L24b‧‧‧第二出水孔長度

L26‧‧‧噴氣孔長度

1001A、1001B、1001C‧‧‧基板加工機

1010A、1010B‧‧‧底座

1012C‧‧‧清潔環部

1014A、1014B‧‧‧旋轉環

1016A、1016B‧‧‧基板轉軸

1018A、1018B‧‧‧基板

1024C‧‧‧出水孔

1026C‧‧‧環型噴氣縫

1050A、1050B‧‧‧動力裝置

1500A、1500B‧‧‧收集環

2000A‧‧‧加工流體

圖1A、1B分別為一示意圖，顯示本發明一實施例之流體加速裝置之立體圖與剖視圖。

圖2為一示意圖，顯示本發明之第二動力裝置之一實施範例之局部剖視立體圖。

圖3A、3B分別為一示意圖，顯示本發明之第一環部之組件之一實施範例之分解立體圖。

圖3C為一示意圖，顯示本發明之第一環部之組件之一實施範例之局部組裝剖視立體圖。

圖4A、4B分別為一示意圖，顯示不同尺寸之基板套用於本發明之流體加速裝置之剖視圖。

圖5為一示意圖，顯示一先前技術之基板加工機。

圖6為一示意圖，顯示一先前技術之具有與基板一同旋轉之旋轉環的基板加工機。

圖7為一示意圖，顯示一先前技術之具有出水孔與環狀噴氣孔之清潔環部的基板加工機。

請參照圖1A、1B，其分別顯示依據本發明一實施例之流體加速裝置1之立體圖與分解圖。流體加速裝置1包含一底座10、一第一環部 12、及一第二環部14。第一環部12固設於底座10，並具有至少一噴水通道20與複數個噴氣通道22設置於第一環部12之中，噴水通道20具有一出水孔24設置於第一環部12上，複數個噴氣通道22具有對應之複數個噴氣孔26設置於第一環部12上，出水孔24係相對複數個噴氣孔26設置於第一環部12之外側。其中，藉由複數個噴氣孔26係相對出水孔24設置於第一環部12之內側，由複數個噴氣孔26噴出之氣體可大致上形成多個氣流障壁或形成一共同之氣流帳壁，以確保出水孔24流出之液體係向第一環部12之外側噴佈。較佳地，第一環部12具有二個以上的噴水通道20，各噴水通道20具有一出水孔24，出水孔24係對稱地設置於第一環部12上；舉例而言，在一實施範例中，第一環部12具有二個出水孔24彼此為對稱地180度設置。較佳地，出水孔24之孔徑係為0.25英吋，用以解決先前技術之出水孔1024C(如圖7)之孔徑過小之問題。第二環部14係可旋轉地與底座10連接，並圍繞第一環部12。應注意的是，複數個噴氣通道22彼此可部分地相互連通，以形成具有一共同噴氣通道之部分；複數個噴水通道20彼此可部分地或全部地相互連通，以形成具有一共同噴水通道之部分。

較佳地，流體加速裝置1進一步包含一基板轉軸16，其係可旋轉地與底座10連接，並可相對第二環部14轉動。較佳地，基板轉軸16具有一吸力通道40設置於其中。較佳地，流體加速裝置1進一步包含一第一動力裝置50，藉以轉動基板轉軸16；較佳地，第一動力裝置50係為一第一馬達52，且第一馬達52具有一馬達轉軸54，而基板轉軸16係與旋轉軸54固接；或者，第一動力裝置50係包含一第一馬達52與一對應的第一傳動機構組(未顯示)，透過該第一傳動機構組連接第一馬達52與基板轉軸16間，將第一馬達52之動力傳送至基板轉軸16。較佳地，流體加速裝置1進一步包含一基板18，其係固定於基板轉軸16之上。在一實施範例中，基板轉軸16與馬達轉軸54固接，吸力通道40之一端設有一吸力裝置(未顯示)，該吸力裝置係用以抽除吸力通道40中之氣體；藉此，基板18係透過來自吸力通道40之吸力而被吸固於基板轉軸16之上。在另一實施範例中，旋轉軸54係為中空以界定一轉軸通道56，基板轉軸16係與旋轉軸54固接，且吸力通道40係與轉軸通道56連通，並且於旋轉軸54之一端設有一吸力裝置(未顯示)；藉此，基板18係透過來自吸力通道40與轉軸通道56之吸力而被吸固於基板轉軸16之上。應注意的是，當基板轉軸16與旋轉軸54固接時，基板轉軸16與旋轉軸54可視為一體；亦即基板轉軸16即為旋轉軸54，且吸力通道40即包含轉軸通道56。此外，基板18之固定於基板轉軸16之方式並不以上述之吸固方式為限；例如基板18可透過其他固定機構(未顯示)而固設於基板轉軸16。

較佳地，流體加速裝置1進一步包含一第二動力裝置60，藉以轉動第二環部14。較佳地，第二環部14之轉速大於300RPM。在一實施範例中，第二動力裝置60係包含一第二馬達62與一對應的第二傳動機構組64，第二馬達62係與底座10固接，第二傳動機構組64係連接第二馬達62與第二環部14之間，以將第二馬達62之動力傳送至第二環部14；較佳地，第二傳動機構組64包含一主動齒輪66與一被動齒輪68，主動齒輪66係與第二馬達62連接，被動齒輪68係與主動齒輪66嚙合，且被動齒輪68係為第二環部14之一部分；較佳地，第二環部14之被動齒輪68係為一種內齒輪之型態；較佳地，至少一惰齒輪(未顯示)與底座10可旋轉地連接，並連接於主動齒輪66及被動齒輪68之間。

在一實施範例中，基板18與基板轉軸16係透過第一動力裝置50之驅動而具有一基板轉速，第二環部14係透過第二動力裝置60之驅動而具有一第二環部轉速，而且該第二環部轉速係高於該基板轉速；藉此，當施加於基板18之多餘加工流體未能透過該基板轉速而從基板18被加速甩至一收集裝置(未顯示)時，該等多餘加工流體係落至第二環部14之上，並透過大於該基板轉速之該第二環部轉速之影響，該等多餘加工流體係再由第二環部14被加速甩至該收集裝置，藉以避免多餘之加工流體流入機體內部且無法收集的情況。

請參照圖2，其顯示該第二動力裝置(未顯示)之一另實施範例，該第二動力裝置係為一氣體壓縮裝置(未顯示)，第二環部14具有複數個葉片70，藉由該氣體壓縮裝置產生之氣流吹向第二環部14之複數個葉片70，驅動複數個葉片70而使第二環部14轉動。

請參照圖3A、3B、3C，其顯示第一環部12之組件之立體圖與組合之剖視圖，用以說明噴氣孔26之構造。第一環部12進一步具有一環座部80與一壓環部90；環座部80係固定於底座10並具有一第一漸縮段82與一第一頸部84，第一漸縮段82與第一頸部84連接；壓環部90係可拆卸地固設於環座部80，並具有一第二漸縮段92與一第二頸部94，第二漸縮段92與第二頸部94連接，且具有複數個溝槽96；當壓環部90固設於環座部80，第二漸縮段92與第一漸縮段82接觸，使第二漸縮段92之複數個溝槽96與第一漸縮段82形成複數個噴氣通道22及複數個噴氣孔26，且第一頸部84與第二頸部94間界定一氣體腔室100。較佳地，氣體腔室100之截面長度係大於噴氣孔26之截面長度，使得噴出氣體由氣體腔室100經由噴氣孔26向外噴發時，具有均勻且被強化的氣流。應注意的是，氣體腔室100亦屬於噴氣通道22之一部分；亦即，噴氣通道22係包含由第二漸縮段92之複數個溝槽96、第一漸縮段82、第一頸部84、及第二頸部94所界定之部分。

請參照圖4A，其顯示依據本發明一實施範例之流體加速裝置1之各元件的尺寸關係。基板18具有一第一基板長度L18a與一第二基板長度L18b，第一基板長度L18a與第二基板長度L18b係分別為基板18之外側邊界之任一點至基板轉軸16之中心線之垂直距離中之最大值與最小值；第一環部12具有一第一環部長度L12、一第一出水孔長度L24a、一第二出水孔長度L24b、一噴氣孔長度L26，第一環部長度L12係為第一環部12之外側邊界之一點至基板轉軸16之中心線之最大垂直距離，第一出水孔長度L24a與第二出水孔長度L24b係分別為第一出水孔24之邊界之任一點至基板轉軸16之中心線之垂直距離中之最大值與最小值，噴氣孔長度L26係為噴氣孔26之邊界至基板轉軸16之中心線之最大垂直距離；第二環部14具有一第二環部長度L14，第二環部長度L14係為第二環部14之外側邊界之一點至基板轉軸16之中心線之最小垂直距離；其中，第二環部長度L14係大於第一基板長度L18a，第一基板長度L18a係大於或等於第二基板長度L18b，第二基板長度L18b係大於或等於第一環部長度L12，第一環部長度L12係大於或等於第一出水孔長度L24a，第一出水孔長度L24a係大於第二出水孔長度L24b，第二出水孔長度L24b係大於噴氣孔長度L26。請參照圖4B，其顯示依據本發明另一實施範例之流體加速裝置1之各元件的尺寸關係。其中，第一基板長度L18a大於或等於第二基板長度L18b，第一基板長度L18a大於或等於第二環部長度L14，第二基板長度L18b大於第一環部長度L12，第二環部長度L14大於第一環部長度L12，第一環部長度L12係大於或等於第一出水孔長度L24a，第一出水孔長度L24a係大於第二出水孔長度L24b，第二出水孔長度L24b係大於噴氣孔長度L26。較佳的，第一基板長度L18a等於第二基板長度L18b。應注意的是，當第一基板長度L18a不等於第二基板長度L18b時，基板18係為一非圓形基板；或者基板18係一圓形基板，但其圓心並非位在基板轉軸16之中心線上。

藉由以上本發明之流體加速裝置1之配置，基板18係相對第一環部12轉動，因此基板18之背部可受到第一環部12上之出水孔24噴出之液體或噴氣孔26噴出之氣體清潔，避免施加於基板18正面之加工流體汙染基板18背面，並將加工流體朝外噴佈至收集裝置(未顯示)或第二環部14上；其中，噴氣孔26之設置能確保出水孔24流出之液體係向第一環部12之外側方向噴佈。其中，具有各別獨立動力裝置之基板18與第二環部14，能使第一動力裝置50僅需驅動基板18旋轉，降低先前技術中之動力裝置須轉動基板1018B與其旋轉環1014B之負荷(如圖6)；而具有第二動力裝置60之第二環部14，能使第二環部14獨立於基板18而轉動，並藉由第二環部14之旋轉，使得由基板18滴至或甩至第二環部14之加工流體、及由第一環部12噴佈之液體，能被甩至收集裝置。其中，藉由圖4A、4B之各別實施範例應可理解，當基板18之長度小於第二環部14之長度時，由基板18滴落至第二環部14之加工流體將由第二環部14之旋動而甩至收集裝置；當基板18之長度大於或等於第二環部14之長度時，基板18上之加工流體將幾乎全數滴落至收集裝置中。因此，綜合圖4A、4B之實施範例，可說明本發明之液體加速裝置1可適用於不同尺寸基板18的加工，解決先前技術之液體收集裝置之機台無法同時適用不同尺寸基板18的加工。在一實測中，分別將12吋與8吋基板18套用至本發明之具有底座10、第一環部12、第二環部14、基板轉軸16、第一動力裝置50、及第二動力裝置60之液體加速裝置1中，其加工流體之收集率皆為99.99%；其中，當基板18為8吋基板時，基板18之長度(L18a、L18b)係小於第二環部長度L14。

以上所述之實施例僅是為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。