用于将液体施加到表面上的定量给料头和定量给料装置的制作方法

本实用新型涉及一种用于把液体施加到表面上的定量给料头和定量给料装置。

背景技术：

在多种应用场合，需要把液体施加到表面上。例如，在半导体器件的制造中，需要把一种保护液体施加到基片的顶部上。以这种方式，可以在用处理介质对基片的底部进行处理之前，对基片的顶部进行防护，使之免受处理介质或来自处理介质的有害气体的影响。

在这样的应用中经常希望的是，把液体精确定量地施加到表面上，以将其消耗保持在尽可能低的水平。这可能是因为例如液体是昂贵的、其必须精心制备、和/或它们难以弃置。

在半导体器件的制造中，尤其要避免的是，如果较多的保护液被施加到基片上，基片上的一部分保护液体会流动或滴落到处理介质中。如果，例如，使用水作为保护液体，这样的滴落会稀释处理介质，从而加大化学品的消耗。此外，确保恒定的处理条件从而保证处理的可靠性的工艺复杂性加大了，该恒定的处理条件例如是处理介质的恒定组成。如果使用其他的液体作为保护液体，可能会导致处理介质的污染，而产生类似的且经常甚至更复杂的不可控后果。

技术实现要素：

基于这样的背景，本实用新型的目的是提供一种定量给料头，其允许精确定量地施加液体。

根据本实用新型的定量给料头包括一个分配通道，用于从液体容器接收液体。此外，该定量给料头具有多个用于将液体施加到表面上的计量套管。

在一个排放管下，设置有一个计量套管，其两端开口。优选地，计量套管由不锈钢制成。

借助计量套管，可以精确地计量被施加到表面的液体的量。特别是，它能够使计量套管成本有效地以这样的方式把适量的液体加到表面上，即使得该表面大部分或完全被该液体所覆盖且液体的滴落或流下在很大程度上甚至完全被避免。

计量套管的另一优点是，在对它们的计量端的液体供应被中断之后，可以防止从定量给料头的滴落。这特别是由于，在没有外力作用在计量套管中的液体上的情况下，毛细现象的作用保持了计量套管中的液体。

因此，可以通过使用计量套管，减小覆盖表面特别是完全覆盖表面所需的液体的用量。此外，能够减小或完全避免由于液体的滴落造成的处理介质的稀释和/或污染。

此外，借助计量套管，液体以这样的方式被施加到表面上，即使得表面的外边缘不被液体润湿。由此，可使该液体由于其表面张力而被保留在表面上，而不流下来。此外，它使计量套管能够以这样的方式施加液体，即表面的宽度为例如1到2毫米的边缘部分不被液体润湿或覆盖。

定量给料头包括连通到分配通道的多个支管，支管用于把液体从分配通道输送到计量套管。此外，液体经过支管而被提供到计量套管是有利的。此外，分配通道可以作为计量套管的公共液体贮存器。以这种方式，可以实现均匀的液体供给，从而实现液体在表面上的均匀施加。

优选地，为每个计量套管设置有支管，该支管与相应的分配通道连通。支管因而可把液体导向计量套管。

因此，由于毛细作用力，使得液体滴流能够有效地得到防止；有利的是，计量套管具有小于1毫米的内径。计量套管的内径优选为0.4毫米。

为了尽可能均匀地把液体施加到表面上，进一步有利的是，大多数计量套管彼此等距离地布置。还有利的是，绝大部分计量套管彼此平行。

此外，这些计量套管中的至少一个具有弯曲部分，尤其是为了在表面的边缘附近的区域均匀施加液体。

有利的是，计量套管被布置成一行。例如，那些被设置在行的一端的计量套管每一个都具有一个弯曲部。计量套管的该弯曲部可以是弯向其他计量套管或弯离其他计量套管。此外，该弯曲部分可以被弯向表面的边缘。或者，计量套管的弯曲部分可以从该边缘弯离。

此外，被设置在行的一端的计量套管与相邻的计量套管的间距比其余的计量套管的彼此间距要小。这使得能够例如在表面边缘区域施加比远离表面边缘的区域更多的液体。

此外，支管可以垂直于分配通道。

此外，有利的是，分支通道的横截面积不超过分配通道的横截面积的10％。这使得从分配通道向各个分支通道的液体排放缓慢，从而，单位时间内分支通道的液体流量大体相同。

在此，通道的横截面面积可被理解为与通道的纵向方向相垂直的截面的面积。

在本实用新型的优选实施例中，定量给料头包括多个收集腔。有利的是，至少两个且优选三个分支通道连通到每个收集腔。各收集腔使得单位时间里引入各分支通道的液体量相同。

收集腔与分支通道也可被设置为其它角度。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述定量给料头包括多个输出通道。优选地，每个收集腔与至少两个且优选三个输出通道相连通。

还有利的是，一个计量套管被设置在每个输出通道的截面中。具体地，一个流体入口端被设置在每个计量套管的输出通道中所述输出通道与相关联的收集腔相连接的区域中。

此外，定量给料头可具有多个带螺纹的套筒。在本实用新型的一个有利的实施例中，带螺纹的套筒被拧在每个输出通道的截面范围中。另外，在每一个带螺纹的套筒的截面范围中焊接或粘接有一个计量套管。该带螺纹的套筒使得能够以成本有效的方式更换各个计量套管。此外，例如可以采用激光焊接法把计量套管焊接到带螺纹的套筒上。

至少一个计量套管可以被设置成与一个带螺纹的套筒成一个角度。其中，可以理解的是，计量套管被倾斜布置，即不沿轴向平行于所述带螺纹的套筒的对称轴。通过转动带螺纹的套筒，可以改变该计量套管的朝向。

此外，每个带螺纹的套筒可以具有一个领部。为了密封输出通道，可在各带螺纹的套筒的的领部上设置一个垫圈。

在本实用新型的一个优选实施例中，定量给料头包括一个分配板。 有利的是，分配通道被布置在分配板中。还有利的是，分支通道被布置在所述分配板中。

此外，定量给料头优选地包括一个盖板，特别是焊接或粘接到分配板的盖板。盖板具有用于引入液体到分支通道中的入口。

有利的是，这两个板由塑料制成。这使得板的制造和/或处理有更好的成本效益。

优选地，本实用新型涉及一种的定量给料头，以及包括该定量给料头的定量给料装置。

优选地，所述定量给料装置包括一个液体容器。液体容器可盛放液体。

还有利的是，定量给料装置包括一计量泵，用于从液体容器向定量给料头输送液体。在本实用新型的一个有利的实施例中，计量泵是隔膜泵。计量泵采用隔膜泵，与采用其他类型的泵相比，能使得输送到定量给料头的液体得到精确计量。

在本实用新型的一个优选实施例中，水泵通过具有止回阀的管线与定量给料头相连通。借助该止回阀可以防止向计量泵的逆流。这又可以确保定量给料头的通道在泵不泵送液体时被液体所充满。

止回阀还使得液体容器可被设置在相对于所述定量给料头的任意的高度。具体地，液体容器可被设置在例如定量给料头的下方。从而能够避免重力导致的进流。

此外，该定量给料装置可以包括一个传感器单元，用于确定位置。使用从传感器单元检测到的位置信息，能够在表面达到相对于定量给料头的一个预定位置时开始向表面施加液体。

在施加液体到表面的一个优选方法中，液体被从流体容器传送到定量给料头的分配通道。优选地，在所述方法中，液体是由多个计量套管施加到表面上。该表面尤其可以是一个基片的表面。

进一步地，液体从定量给料的收集腔的几个分支通道送出。此外，该方法中，液体从分支通道流到计量套管。

有利的是，液体从多个收集腔中的分支通道通过。还有利的是，液体被从收集室流到计量套管。以这种方式，由相同的收集腔供流的那些 计量套管单位时间内被提供的液体的量是相同的。这进而可以有利地使施加到液体的表面上的液体涂层变得均匀。

适当地，液体被计量泵从流体容器输送到定量给料头。

为了确保预定量的液体被施加到表面，计量泵的泵速度可以被调节到一个预定速度。可以在此考虑的泵速度是计量泵的驱动单元的转速。

优选地，液体在计量泵的泵送操作期间被施加到表面上。而在计量泵的待机模式期间，液体优选地被保持在计量套管中，尤其是借助毛细作用。

此外，在液体施加期间，表面相对定量给料头被移动。为了确保预定量的液体被施加到表面上，表面相对于定量给料头的速度可被调节到一预定速度值。

有利的是，借助一个传感器，确定表面的边缘与定量给料装置之间的距离，特别是沿着表面的输送方向的距离。实用的是，当所检测到的距离对应于一个预定的距离值时开始施加液体到表面上。优选地，该施加的启动，是在基片的沿着输送方向看的第一边缘位于计量套管之后预定距离之时。此外，表面上的液体施加的停止，是在该预定距离对应于一个不同的预定距离值之时。优选地，当所述基片的沿着输送方向看的第二边缘位于计量套管前方一个预定距离时，施加被终止。第二边缘可以是与基片的第一边缘相对的边缘。

被施加液体的表面可以是例如一个硅基片的表面。此外，例如，所述液体可以是水，特别是去离子水。

优选地，液体被用作保护流体。此外，该液体优选地施加到基片的顶表面上。这里，有利的是，液体在基片的顶部上形成一保护膜。该保护膜可以，例如，用于在基片的底部则受到处理介质的处理时，保护基片的顶部不受该处理介质的影响。在基片的下侧的处理尤其可以在施加了液体到基片的顶部之后进行。

根据本实用新型的定量给料头，可以有利地把液体施加到表面上，特别基片的表面上。

此外，根据本实用新型的定量给料头可以有利地执行上述方法。

以下，参照附图对本实用新型进行说明。其中，相同的标号表示相当的部件。本实用新型并不限于在附图所示的实施例。之前的描述和以下对附图的描述中，包含本实用新型的众多特征。本领域的技术人员可 以对这些特征做进一步的重新组合。特别是，这些特征可以单独或组合地与根据本实用新型的定量给料头和/或上述方法相结合。这些重新组合均属于本申请的权利范围。

附图说明

图1是根据本实用新型的一个实施例的带有定量给料头的定量给料装置的示意图。

图2是定量给料头的分配板的平面图。

图3显示了定量给料头的第一剖视图。

图4显示了定量给料头的第二剖视图。

图5显示了图3中的部分C的实施例的详细视图。

图6显示了图3中的部分C的另一个实施例的详细视图。

图7显示了图3中的部分C的又一个实施例的详细视图。

图8显示了图3中的部分C的又一个实施例的详细视图。

具体实施方式

图1显示了根据本实用新型的带有一个定量给料头4的定量给料装置2的一个实施例的示意图。

除了定量给料头4，定量给料装置2还包括盛有液体8的、设置在定量给料头4下方的液体容器6。液体8被用于施加到基片10的表面9。在本实施例中，液体8例如是去离子水。

定量给料头4包括一个分配板12和设置在分配板12上的盖板14；这两个板12、14由塑料制成，并利用激光焊接被焊接在一起。此外，该定量给料头包括配置在分配板12上的十八个用于施加液体8到基片10上的计量套管16。在图1的示意图中，示例性地示出了这些计量套管16中的一个。

此外，该分配板12包括定量给料头4的用于从液体容器6接收液体8的分配通道和多个分支通道；这些分支通道连到分配通道，以把液体8从分配通道导向计量套管16(见图2和图4)。

此外，该定量给料装置2包括一计量泵18，其被设计为隔膜泵。另外，定量给料装置2包括第一管线20，其连接计量泵18和液体容器6；定量给料装置2还包括一个第二管线22，其使计量泵18与定量给料头4连接。第二管线22具有一个止回阀24，其防止液体8的向计量泵18的逆流。

另外，定量给料装置2包括用于确定位置的传感器单元26。

在本实例中是硅基片的基片10沿着输送方向30在输送辊28上被输送。在这种情况下，基片10相对定量给料头4移动，尤其是在定量给料头4的下方移动。

传感器单元26确定基片10的前缘34沿着输送方向30到定量给料头4的距离32。当基片10与头4达到一个预定距离时，开始把液体8施加在基片10上。特别是，当基片10的前缘34位于计量套管16后边1毫米时，开始把液体8施加在基片10上。

为了引入液体8，液体8从流体容器6被引入定量给料头4的分配通道。从分配通道，流体8被引入定量给料头4的分支通道(见图2和4)。借助计量套管16，液体8被施加到基片10的表面9上，在本例中就是被加到顶部36上。用作保护液体的液体8在基片10的顶部36形成了保护膜38。

此外，液体8只在计量泵18的泵送操作期间被施加到基片10上。在计量泵18的待机模式期间，液体8由于毛细作用被保持在计量套管16中。

为了在基片10的顶部表面36上施加预定量的液体，一方面计量泵18的泵速度被设定在预定的转速，另一方面，基片10的输送速度被设定在一个预定的速度。

施加了液体8后，基片10由输送辊28输送向含有处理介质42的处理槽40。借助处理介质42，基片10的底侧44被处理，例如被蚀刻。在此，液体8的保护膜38使基片10的顶部36不暴露于处理介质42。

图2示出了定量给料头4的分配板12的平面图。在该图中，可见定量给料头4的设置成一行46的十八个计量套管16。该计量套管具有0.4毫米的内径。

此外，还可见分配通道48和连到分配通道48的分支通道50。对于十八个计量套管16中的每一个，都设置有与该计量套管连接的一个分支通道50。

计量套管16彼此大体上等距地排列。然而，位于行46的端部的计量套管16与该行46中的相邻的计量套管16的间距小于其余的计量套管16彼此的间距。

此外，该分配板12包括六个收集腔52。十八个计量套管16中的每三个属于六个收集腔52中的一个。另外，三个输出通道54与六个收集腔52中的一个相连通。分配板12上因而具有总共十八个输出通道54。在每个输出通道54的截面范围中设置有十八个计量套管16中的一个(参照图3)。

在图2中还可看到，分支通道50垂直于分配通道48。收集室52垂直于分支通道50。

分配通道48、分支通道50、收集室52和输出通道54每一个都具有矩形横截面。此外，分支通道50的横截面面积大体相当于分配通道48的横截面面积的约5％。

是从图2还可看到，分支通道50先把液体引入到收集室52中，然后液体再被输送到计量套管16。

图3示出了定量给料头4的第一剖视图。该图的平面对应于图2的截面A-A。

在所示的剖面中，可见分配板12、盖板14、十八个计量套管16、六个收集腔52和十八个输出通道54。

此外，在图3中可见十八个带螺纹的套筒56，其主要由不锈钢制成。在每个输出通道54的横截面范围中都拧入了一个带螺纹的套筒56，其中，在每个所述带螺纹的套筒56中焊接有计量套管16中的一个。

图4示出了定量给料头4的第二剖视图。该图的平面对应于图2的剖面B-B。

除了结合图2和3已经描述的部件，图4显示了设置在盖板14上的、用于把液体引入分配通道48的入口58。图1中的第二管线22与入口58相连接，但是本图中没有显示第二管线22。

此外，可以看出，带螺纹的套筒56各具有一个领部60，其上设置有一个垫圈62。垫圈62贴在分配板12上，以密封输出通道54。

此外，从图中可见的是，设置有一个液体入口端64，其被布置在每个计量套管16的输出通道54中所述输出通道54与相关联的收集腔52相连通的区域中。

图5至8显示了图3中的定量给料头4的部分C的可能配置的详细视图。对于这些可能配置的每一个，图3中的部分D的结构与部分C是镜像对称的。

在根据图5的实施例中，所示的计量套管16和所有其他计量套管16彼此平行。此外，计量套管16垂直于基片10(参照图1)。

在图6的实施例中，设置在行46的一端的计量套管16向着其余的计量套管16弯曲。弯曲部66这样地弯曲，即弯曲部66弯离对准输送方向30的基片10的一个边缘。

在图7的实施例中，设置在行46的一端的计量套管16弯离其余的计量套管16；其弯曲部68这样地弯曲，即弯曲部68弯向对准输送方向30的基片10的一个边缘。

图8示出了一种配置，其中被设置在行46的一端的计量套管16倾斜地设置在其所在的带螺纹的套筒56中。为了更清楚地说明，用虚线示出了该计量套管16在带螺纹的套筒56内的延伸。通过转动带螺纹的套筒56，可以改变所述计量套管16的朝向。

以上参照附图和实施例详细描述了本实用新型。然而，本实用新型不限于所描述的实施例。在不脱离本实用新型的基本思想的情况下，本领域技术人员可以从这些实施例导出其他的实施例。

附图标记列表

2 定量给料装置

4 定量给料头

6 液体容器

8 液体

9 表面

10 基片

12 分配板

14 盖板

16 计量套管

18 计量泵

20 第一管线

22 第二管线

24 止回阀

26 传感器单元

28 输送辊

30 输送方向

32 距离

34 前缘

36 顶部表面

38 保护膜

40 处理槽

42 处理介质

44 底侧

46 行

48 分配通道

50 分支通道

52 收集腔

54 输出通道

56 带螺纹的套筒

58 入口

60 领部

62 垫圈

64 流体入口端

66 弯曲部分

68 弯曲部分