用於將液體施加到表面上的定量給料頭和定量給料裝置的製作方法

2023-06-14 06:37:26

本實用新型涉及一種用於把液體施加到表面上的定量給料頭和定量給料裝置。

背景技術：

在多種應用場合，需要把液體施加到表面上。例如，在半導體器件的製造中，需要把一種保護液體施加到基片的頂部上。以這種方式，可以在用處理介質對基片的底部進行處理之前，對基片的頂部進行防護，使之免受處理介質或來自處理介質的有害氣體的影響。

在這樣的應用中經常希望的是，把液體精確定量地施加到表面上，以將其消耗保持在儘可能低的水平。這可能是因為例如液體是昂貴的、其必須精心製備、和/或它們難以棄置。

在半導體器件的製造中，尤其要避免的是，如果較多的保護液被施加到基片上，基片上的一部分保護液體會流動或滴落到處理介質中。如果，例如，使用水作為保護液體，這樣的滴落會稀釋處理介質，從而加大化學品的消耗。此外，確保恆定的處理條件從而保證處理的可靠性的工藝複雜性加大了，該恆定的處理條件例如是處理介質的恆定組成。如果使用其他的液體作為保護液體，可能會導致處理介質的汙染，而產生類似的且經常甚至更複雜的不可控後果。

技術實現要素：

基於這樣的背景，本實用新型的目的是提供一種定量給料頭，其允許精確定量地施加液體。

根據本實用新型的定量給料頭包括一個分配通道，用於從液體容器接收液體。此外，該定量給料頭具有多個用於將液體施加到表面上的計量套管。

在一個排放管下，設置有一個計量套管，其兩端開口。優選地，計量套管由不鏽鋼製成。

藉助計量套管，可以精確地計量被施加到表面的液體的量。特別是，它能夠使計量套管成本有效地以這樣的方式把適量的液體加到表面上，即使得該表面大部分或完全被該液體所覆蓋且液體的滴落或流下在很大程度上甚至完全被避免。

計量套管的另一優點是，在對它們的計量端的液體供應被中斷之後，可以防止從定量給料頭的滴落。這特別是由於，在沒有外力作用在計量套管中的液體上的情況下，毛細現象的作用保持了計量套管中的液體。

因此，可以通過使用計量套管，減小覆蓋表面特別是完全覆蓋表面所需的液體的用量。此外，能夠減小或完全避免由於液體的滴落造成的處理介質的稀釋和/或汙染。

此外，藉助計量套管，液體以這樣的方式被施加到表面上，即使得表面的外邊緣不被液體潤溼。由此，可使該液體由於其表面張力而被保留在表面上，而不流下來。此外，它使計量套管能夠以這樣的方式施加液體，即表面的寬度為例如1到2毫米的邊緣部分不被液體潤溼或覆蓋。

定量給料頭包括連通到分配通道的多個支管，支管用於把液體從分配通道輸送到計量套管。此外，液體經過支管而被提供到計量套管是有利的。此外，分配通道可以作為計量套管的公共液體貯存器。以這種方式，可以實現均勻的液體供給，從而實現液體在表面上的均勻施加。

優選地，為每個計量套管設置有支管，該支管與相應的分配通道連通。支管因而可把液體導向計量套管。

因此，由於毛細作用力，使得液體滴流能夠有效地得到防止；有利的是，計量套管具有小於1毫米的內徑。計量套管的內徑優選為0.4毫米。

為了儘可能均勻地把液體施加到表面上，進一步有利的是，大多數計量套管彼此等距離地布置。還有利的是，絕大部分計量套管彼此平行。

此外，這些計量套管中的至少一個具有彎曲部分，尤其是為了在表面的邊緣附近的區域均勻施加液體。

有利的是，計量套管被布置成一行。例如，那些被設置在行的一端的計量套管每一個都具有一個彎曲部。計量套管的該彎曲部可以是彎向其他計量套管或彎離其他計量套管。此外，該彎曲部分可以被彎向表面的邊緣。或者，計量套管的彎曲部分可以從該邊緣彎離。

此外，被設置在行的一端的計量套管與相鄰的計量套管的間距比其餘的計量套管的彼此間距要小。這使得能夠例如在表面邊緣區域施加比遠離表面邊緣的區域更多的液體。

此外，支管可以垂直於分配通道。

此外，有利的是，分支通道的橫截面積不超過分配通道的橫截面積的10％。這使得從分配通道向各個分支通道的液體排放緩慢，從而，單位時間內分支通道的液體流量大體相同。

在此，通道的橫截面面積可被理解為與通道的縱向方向相垂直的截面的面積。

在本實用新型的優選實施例中，定量給料頭包括多個收集腔。有利的是，至少兩個且優選三個分支通道連通到每個收集腔。各收集腔使得單位時間裡引入各分支通道的液體量相同。

收集腔與分支通道也可被設置為其它角度。

在本實用新型的一個優選實施例中，所述定量給料頭包括多個輸出通道。優選地，每個收集腔與至少兩個且優選三個輸出通道相連通。

還有利的是，一個計量套管被設置在每個輸出通道的截面中。具體地，一個流體入口端被設置在每個計量套管的輸出通道中所述輸出通道與相關聯的收集腔相連接的區域中。

此外，定量給料頭可具有多個帶螺紋的套筒。在本實用新型的一個有利的實施例中，帶螺紋的套筒被擰在每個輸出通道的截面範圍中。另外，在每一個帶螺紋的套筒的截面範圍中焊接或粘接有一個計量套管。該帶螺紋的套筒使得能夠以成本有效的方式更換各個計量套管。此外，例如可以採用雷射焊接法把計量套管焊接到帶螺紋的套筒上。

至少一個計量套管可以被設置成與一個帶螺紋的套筒成一個角度。其中，可以理解的是，計量套管被傾斜布置，即不沿軸向平行於所述帶螺紋的套筒的對稱軸。通過轉動帶螺紋的套筒，可以改變該計量套管的朝向。

此外，每個帶螺紋的套筒可以具有一個領部。為了密封輸出通道，可在各帶螺紋的套筒的的領部上設置一個墊圈。

在本實用新型的一個優選實施例中，定量給料頭包括一個分配板。 有利的是，分配通道被布置在分配板中。還有利的是，分支通道被布置在所述分配板中。

此外，定量給料頭優選地包括一個蓋板，特別是焊接或粘接到分配板的蓋板。蓋板具有用於引入液體到分支通道中的入口。

有利的是，這兩個板由塑料製成。這使得板的製造和/或處理有更好的成本效益。

優選地，本實用新型涉及一種的定量給料頭，以及包括該定量給料頭的定量給料裝置。

優選地，所述定量給料裝置包括一個液體容器。液體容器可盛放液體。

還有利的是，定量給料裝置包括一計量泵，用於從液體容器向定量給料頭輸送液體。在本實用新型的一個有利的實施例中，計量泵是隔膜泵。計量泵採用隔膜泵，與採用其他類型的泵相比，能使得輸送到定量給料頭的液體得到精確計量。

在本實用新型的一個優選實施例中，水泵通過具有止回閥的管線與定量給料頭相連通。藉助該止回閥可以防止向計量泵的逆流。這又可以確保定量給料頭的通道在泵不泵送液體時被液體所充滿。

止回閥還使得液體容器可被設置在相對於所述定量給料頭的任意的高度。具體地，液體容器可被設置在例如定量給料頭的下方。從而能夠避免重力導致的進流。

此外，該定量給料裝置可以包括一個傳感器單元，用於確定位置。使用從傳感器單元檢測到的位置信息，能夠在表面達到相對於定量給料頭的一個預定位置時開始向表面施加液體。

在施加液體到表面的一個優選方法中，液體被從流體容器傳送到定量給料頭的分配通道。優選地，在所述方法中，液體是由多個計量套管施加到表面上。該表面尤其可以是一個基片的表面。

進一步地，液體從定量給料的收集腔的幾個分支通道送出。此外，該方法中，液體從分支通道流到計量套管。

有利的是，液體從多個收集腔中的分支通道通過。還有利的是，液體被從收集室流到計量套管。以這種方式，由相同的收集腔供流的那些 計量套管單位時間內被提供的液體的量是相同的。這進而可以有利地使施加到液體的表面上的液體塗層變得均勻。

適當地，液體被計量泵從流體容器輸送到定量給料頭。

為了確保預定量的液體被施加到表面，計量泵的泵速度可以被調節到一個預定速度。可以在此考慮的泵速度是計量泵的驅動單元的轉速。

優選地，液體在計量泵的泵送操作期間被施加到表面上。而在計量泵的待機模式期間，液體優選地被保持在計量套管中，尤其是藉助毛細作用。

此外，在液體施加期間，表面相對定量給料頭被移動。為了確保預定量的液體被施加到表面上，表面相對於定量給料頭的速度可被調節到一預定速度值。

有利的是，藉助一個傳感器，確定表面的邊緣與定量給料裝置之間的距離，特別是沿著表面的輸送方向的距離。實用的是，當所檢測到的距離對應於一個預定的距離值時開始施加液體到表面上。優選地，該施加的啟動，是在基片的沿著輸送方向看的第一邊緣位於計量套管之後預定距離之時。此外，表面上的液體施加的停止，是在該預定距離對應於一個不同的預定距離值之時。優選地，當所述基片的沿著輸送方向看的第二邊緣位於計量套管前方一個預定距離時，施加被終止。第二邊緣可以是與基片的第一邊緣相對的邊緣。

被施加液體的表面可以是例如一個矽基片的表面。此外，例如，所述液體可以是水，特別是去離子水。

優選地，液體被用作保護流體。此外，該液體優選地施加到基片的頂表面上。這裡，有利的是，液體在基片的頂部上形成一保護膜。該保護膜可以，例如，用於在基片的底部則受到處理介質的處理時，保護基片的頂部不受該處理介質的影響。在基片的下側的處理尤其可以在施加了液體到基片的頂部之後進行。

根據本實用新型的定量給料頭，可以有利地把液體施加到表面上，特別基片的表面上。

此外，根據本實用新型的定量給料頭可以有利地執行上述方法。

以下，參照附圖對本實用新型進行說明。其中，相同的標號表示相當的部件。本實用新型並不限於在附圖所示的實施例。之前的描述和以下對附圖的描述中，包含本實用新型的眾多特徵。本領域的技術人員可 以對這些特徵做進一步的重新組合。特別是，這些特徵可以單獨或組合地與根據本實用新型的定量給料頭和/或上述方法相結合。這些重新組合均屬於本申請的權利範圍。

附圖說明

圖1是根據本實用新型的一個實施例的帶有定量給料頭的定量給料裝置的示意圖。

圖2是定量給料頭的分配板的平面圖。

圖3顯示了定量給料頭的第一剖視圖。

圖4顯示了定量給料頭的第二剖視圖。

圖5顯示了圖3中的部分C的實施例的詳細視圖。

圖6顯示了圖3中的部分C的另一個實施例的詳細視圖。

圖7顯示了圖3中的部分C的又一個實施例的詳細視圖。

圖8顯示了圖3中的部分C的又一個實施例的詳細視圖。

具體實施方式

圖1顯示了根據本實用新型的帶有一個定量給料頭4的定量給料裝置2的一個實施例的示意圖。

除了定量給料頭4，定量給料裝置2還包括盛有液體8的、設置在定量給料頭4下方的液體容器6。液體8被用於施加到基片10的表面9。在本實施例中，液體8例如是去離子水。

定量給料頭4包括一個分配板12和設置在分配板12上的蓋板14；這兩個板12、14由塑料製成，並利用雷射焊接被焊接在一起。此外，該定量給料頭包括配置在分配板12上的十八個用於施加液體8到基片10上的計量套管16。在圖1的示意圖中，示例性地示出了這些計量套管16中的一個。

此外，該分配板12包括定量給料頭4的用於從液體容器6接收液體8的分配通道和多個分支通道；這些分支通道連到分配通道，以把液體8從分配通道導向計量套管16(見圖2和圖4)。

此外，該定量給料裝置2包括一計量泵18，其被設計為隔膜泵。另外，定量給料裝置2包括第一管線20，其連接計量泵18和液體容器6；定量給料裝置2還包括一個第二管線22，其使計量泵18與定量給料頭4連接。第二管線22具有一個止回閥24，其防止液體8的向計量泵18的逆流。

另外，定量給料裝置2包括用於確定位置的傳感器單元26。

在本實例中是矽基片的基片10沿著輸送方向30在輸送輥28上被輸送。在這種情況下，基片10相對定量給料頭4移動，尤其是在定量給料頭4的下方移動。

傳感器單元26確定基片10的前緣34沿著輸送方向30到定量給料頭4的距離32。當基片10與頭4達到一個預定距離時，開始把液體8施加在基片10上。特別是，當基片10的前緣34位於計量套管16後邊1毫米時，開始把液體8施加在基片10上。

為了引入液體8，液體8從流體容器6被引入定量給料頭4的分配通道。從分配通道，流體8被引入定量給料頭4的分支通道(見圖2和4)。藉助計量套管16，液體8被施加到基片10的表面9上，在本例中就是被加到頂部36上。用作保護液體的液體8在基片10的頂部36形成了保護膜38。

此外，液體8隻在計量泵18的泵送操作期間被施加到基片10上。在計量泵18的待機模式期間，液體8由於毛細作用被保持在計量套管16中。

為了在基片10的頂部表面36上施加預定量的液體，一方面計量泵18的泵速度被設定在預定的轉速，另一方面，基片10的輸送速度被設定在一個預定的速度。

施加了液體8後，基片10由輸送輥28輸送向含有處理介質42的處理槽40。藉助處理介質42，基片10的底側44被處理，例如被蝕刻。在此，液體8的保護膜38使基片10的頂部36不暴露於處理介質42。

圖2示出了定量給料頭4的分配板12的平面圖。在該圖中，可見定量給料頭4的設置成一行46的十八個計量套管16。該計量套管具有0.4毫米的內徑。

此外，還可見分配通道48和連到分配通道48的分支通道50。對於十八個計量套管16中的每一個，都設置有與該計量套管連接的一個分支通道50。

計量套管16彼此大體上等距地排列。然而，位於行46的端部的計量套管16與該行46中的相鄰的計量套管16的間距小於其餘的計量套管16彼此的間距。

此外，該分配板12包括六個收集腔52。十八個計量套管16中的每三個屬於六個收集腔52中的一個。另外，三個輸出通道54與六個收集腔52中的一個相連通。分配板12上因而具有總共十八個輸出通道54。在每個輸出通道54的截面範圍中設置有十八個計量套管16中的一個(參照圖3)。

在圖2中還可看到，分支通道50垂直於分配通道48。收集室52垂直於分支通道50。

分配通道48、分支通道50、收集室52和輸出通道54每一個都具有矩形橫截面。此外，分支通道50的橫截面面積大體相當於分配通道48的橫截面面積的約5％。

是從圖2還可看到，分支通道50先把液體引入到收集室52中，然後液體再被輸送到計量套管16。

圖3示出了定量給料頭4的第一剖視圖。該圖的平面對應於圖2的截面A-A。

在所示的剖面中，可見分配板12、蓋板14、十八個計量套管16、六個收集腔52和十八個輸出通道54。

此外，在圖3中可見十八個帶螺紋的套筒56，其主要由不鏽鋼製成。在每個輸出通道54的橫截面範圍中都擰入了一個帶螺紋的套筒56，其中，在每個所述帶螺紋的套筒56中焊接有計量套管16中的一個。

圖4示出了定量給料頭4的第二剖視圖。該圖的平面對應於圖2的剖面B-B。

除了結合圖2和3已經描述的部件，圖4顯示了設置在蓋板14上的、用於把液體引入分配通道48的入口58。圖1中的第二管線22與入口58相連接，但是本圖中沒有顯示第二管線22。

此外，可以看出，帶螺紋的套筒56各具有一個領部60，其上設置有一個墊圈62。墊圈62貼在分配板12上，以密封輸出通道54。

此外，從圖中可見的是，設置有一個液體入口端64，其被布置在每個計量套管16的輸出通道54中所述輸出通道54與相關聯的收集腔52相連通的區域中。

圖5至8顯示了圖3中的定量給料頭4的部分C的可能配置的詳細視圖。對於這些可能配置的每一個，圖3中的部分D的結構與部分C是鏡像對稱的。

在根據圖5的實施例中，所示的計量套管16和所有其他計量套管16彼此平行。此外，計量套管16垂直於基片10(參照圖1)。

在圖6的實施例中，設置在行46的一端的計量套管16向著其餘的計量套管16彎曲。彎曲部66這樣地彎曲，即彎曲部66彎離對準輸送方向30的基片10的一個邊緣。

在圖7的實施例中，設置在行46的一端的計量套管16彎離其餘的計量套管16；其彎曲部68這樣地彎曲，即彎曲部68彎向對準輸送方向30的基片10的一個邊緣。

圖8示出了一種配置，其中被設置在行46的一端的計量套管16傾斜地設置在其所在的帶螺紋的套筒56中。為了更清楚地說明，用虛線示出了該計量套管16在帶螺紋的套筒56內的延伸。通過轉動帶螺紋的套筒56，可以改變所述計量套管16的朝向。

以上參照附圖和實施例詳細描述了本實用新型。然而，本實用新型不限於所描述的實施例。在不脫離本實用新型的基本思想的情況下，本領域技術人員可以從這些實施例導出其他的實施例。

附圖標記列表

2 定量給料裝置

4 定量給料頭

6 液體容器

8 液體

9 表面

10 基片

12 分配板

14 蓋板

16 計量套管

18 計量泵

20 第一管線

22 第二管線

24 止回閥

26 傳感器單元

28 輸送輥

30 輸送方向

32 距離

34 前緣

36 頂部表面

38 保護膜

40 處理槽

42 處理介質

44 底側

46 行

48 分配通道

50 分支通道

52 收集腔

54 輸出通道

56 帶螺紋的套筒

58 入口

60 領部

62 墊圈

64 流體入口端

66 彎曲部分

68 彎曲部分