专利名称：旋转头、操作旋转头的方法及用旋转头处理基板的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及基板处理技术，尤其涉及旋转头、操作旋转头的方法及用旋转头 处理基板的装置。
背景技术：
本发明涉及一种用来在处理中控制并旋转基板的旋转头， 一种操作旋转头 的方法以及一种利用旋转头处理基板的设备。
旋转清洁器按照预定的速度旋转半导体基板，并且往旋转的半导体基板上 注入一种处理液来清除遗留在基板表面的杂质，例如该处理液可以是清洁剂或 蚀刻液。典型的旋转清洁器包括壳体，旋转头和注入部件。在壳体内，限定了 进行基板清洗处理的空间。该壳体的外型是顶端开口的杯状。旋转头旋转地安 装在壳体的内部，以在壳体内部控制和旋转基板。在处理过程中，注入部件注 入处理液到依靠旋转头旋转的基板上面。
一般地，利用旋转头控制基板的方法包括真空吸收(vacuum-absorbing) 基板的处理过的表面来控制基^反的方法，以及机械地控制基板的边缘的方法。 在机械控制方法里面，部份地卡住或者放开基板边缘的工具被用来控制旋转头 上的基板。该工具可以是多个卡销(chucking pins )。然而，当在处理过程中， 基板被卡销卡住的时候，卡销继续与基板的一部分接触，直到基板处理过程完 成。因此，在处理过程中使用的处理液保留在了卡销与基板接触的部分。完成 处理过程后，剩余的处理液变硬，或者作为碎屑污染基板和系统的外围，从而 降低了处理效率。
发明内容
本发明提供了 一种旋转头、操作旋转头的方法及用旋转头处理基板的装置， 以防止处理液残留在基板的表面，提高处理效率。
本发明的示例性实施例涉及在处理过程中用来控制和旋转基板的旋转头。
在该示例性的实施例中，旋转头可以包括旋转体；设置成环形地环绕该旋转 体的顶部表面中央的卡住/放开工具(chucking/unchucking means),卡住/放 开工具包括多个用来在处理过程中部分地卡住和放开基板边缘的卡销；驱动单 元，用来以预定的角度旋转卡销，以选择性地变化各个卡销与基板的接触部分。 其中驱动单元包括可以上下移动的提升部件；运动转换部件，配置成把提升 部件的上下运动转换为卡销的旋转运动。
本发明的示例性的实施例涉及一种处理基板的装置。在该示例性的实施例 中，该装置可以包括壳体，在壳体内限定了执行基板处理过程的空间；旋转 头，被配置成在处理过程中，在壳体的空间里控制和旋转基板；注入部件，配 置成往依靠旋转头旋转的基板注入处理液。其中旋转头包括旋转体；设置成 环形地环绕该旋转体的顶部表面中央的卡住/放开工具，卡住/放开工具包括多 个用来在处理过程中部分地卡住和放开基板边缘的卡销；驱动单元，包括可以 上下移动的提升部件；运动转换部件，配置成把提升部件的上下运动转换为卡 销的旋转运动，并选择性地变化在处理过程中各个卡销与基板的接触部分。
本发明的示例性实施例涉及一种才喿作旋转头的方法。在示例性实施例中， 该方法可以包括将基板加栽到具有顶部表面的物体上，在所述顶部表面上， 设置有第一和第二卡销；在第一个处理过程时间里，通过第一卡销卡住基板， 并且在旋转该物体时l丸行基板处理的过程；在第二个处理过程时间里，通过第 二个卡销卡住基板，并且在旋转该物体时执行基板处理的过程。
图l是根据本发明的基板处理装置的结构图2是图1中所示的旋转头的结构图3是图2中所示的旋转头的支撑托板和卡销的透视图4是图3中所示的卡销的放大图5是图4中所示的卡销的俯视图6是图2中所示的运动转换装置的凹面部件的透视图7A至图8B是根据本发明的旋转头操作的示意图。
具体实施例方式
下面结合相应附图来更充分地说明本发明，这些附图显示了本发明的优选实 施例。但是，本发明可以以不同的方式来实施，而不应该将其理解为受在此说 明的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了让本公开的内容详细完整， 并将本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。全文中，相似的附图标记 标识相似的部件。
图1显示了根据本发明的基板处理装置1。参照图1，基板处理装置1包括
壳体IO，驱动部件20,注入部件30和旋转头100。在壳体10内，限定了执行 基板处理过程的空间。基板处理过程是用例如清洁剂或者蚀刻液等处理液，来 清除遗留在基板上的杂质的过程。壳体10的顶部是部分开口的。壳体10部分 开口的顶部，用来作为基板入口，通过该入口基板W进入或者退出。在处理过 程中，在壳体10内部，驱动部件20旋转旋转头100。在基板W被加载或者被卸 载的时候，驱动部件20也提升或者下降旋转头100。在处理过程中，注入部件 30把处理液体注入到基板W。处理液体包括多种处理液和/或处理气体。处理液 是一种清洁剂或者蚀刻液，处理气体是异丙醇气(IPA)或者氮气(N2)。注入部 件30包括至少一个喷嘴和输送喷嘴的输送工具。
下面将详细描述旋转头IOO的结构。图2是图1中所示的旋转头的结构图， 图3是图2中所示的旋转头的支撑托板和卡销的透视图。图4是图3中所示的 卡销的放大图，图5是图4中所示的卡销的俯视图。图6是图2中所示的运动 转换装置的凹面部件的透视图。
参照图2和图3,根据本发明的旋转头100包括旋转体110,卡住/放开的 工具120和130以及驱动单元。旋转体110大致呈现为圓柱状，且包括支撑托 板112。该支撑托板112设置于旋转体110上，以支撑和旋转基板W。在处理过 程中，支撑托板112以预定的速度旋转。支撑托板112上形成有孔。下面将要 描述的卡销120和130插入到这些孔里。
卡住/放开工具被配置为在处理过程中卡住和放开基板W。卡住/放开工具包 括第一^IN主部件120和第二卡住部件130。每个第一和第二卡住工具120和130 中都包括多个卡销。在此实施例中，卡住/放开工具(means)包括6个卡销。
这些卡销被分组成第一-N主部件120和第二卡住部件130,第一~"1Ni部件120包 括三个卡销122, 124和126,第二卡住部件130包括三个卡销132, 134和136。 特别地，第一""N主部件120包括卡销中的第一销122, 124和126;第二卡住部 件130包括卡销中的第二销132, 134和136。第一和第二销122， 124， 126， 132， 134和136以同样的角度0设置于支撑托板122的边缘，环绕于旋转头100 的支撑托板112的中央。在本实施例中，角e大约为60度。第一销122， 124， 126和第二销132， 134和136，以距离旋转头100的顶部表面中央的同样距离 交替地安装。
在处理过程中，每个卡销与基板W的一侧表面接触，来控制基板W。由于卡 销122, 124, 126, 132, 134和136的结构相互一样，所以在本实施例中只描 述卡销122的结构。参照图4和图5，卡销122包括第一销体122a和第二销体 122b。每个第一销体122a和第二销体122b都呈现为垂直的长圓柱体。第一销 体122a插入到形成于支撑托板112的孔中，并且安装在支撑托板112上，以能 够以预定的角度旋转。第二销体122b从第一销体122a的顶部表面垂直地延伸。 第二销体122b的直径比第一销体122a的直径小。如图5所示，形成第二销体 122b^与第一销体122a的顶部表面的中心相偏离。由于这个原因，第一销体122a 的旋转迫使第二销体122b靠近或者离开支撑托板112的中心。斜面122a，设置 于第一销体122a和第二销体122b之间。斜面122a，是从第一销体122a倾斜到 第二销体122b的斜面。在处理过程中，基板W的边侧表面位于斜面122a，上。 卡销122的旋转迫使基板W可滑动地提高。提高的基板W通过第二销体122b的 侧面122b'固定。
本实施例中所描述的，即每个卡销包括第一销体和第二销体，并且位于第 一和第二销体之间的斜面，使得基板W沿着其滑动。然而，用来支撑和固定基 板W的卡销可以有很多种结构。虽然本实施例中的卡销122, 124, 126, 132， 134和136是相互一致的，但是它们之间也可互不相同。
回到图2，前面所述的卡销122， 124， 126， 132， 134和136通过驱动单元 驱动。驱动单元包括提升部件140和运动转换部件。提升部件140包括第一驱 动部件142和第二驱动部件144。第一驱动部件142驱动第一卡销122， 124和
第一驱动部件142包括第一提升体142a和第一磁铁第一提升体142a 包括多个提升杆142a，和环状的^是升环142a，，。提升环142a，，水平地安装 于旋转头IOO的旋转体IIO内部，并且被提升杆142a，控制和提升。提升环 142a''的顶部表面与将在后面描述的各个第一齿条部件152相对。第一磁铁 142b被安装在提升环142a，，上，面向将在后面描述的第二个齿条部件154。 沿着提升环l"a，，，第一磁铁142b被设置成环状。可选择地，多个第一磁铁 142b可以^U殳置于第二齿条部件154的对面部分。
第二驱动部件144驱动第二卡销132， 134和136。第二驱动部件144具有 近似于第一驱动142的同样结构。也就是说，第二驱动部件144包括第二提升 体l"a和第二磁铁l"b。第二提升体144a的提升环144a，，具有比第一驱动 部件142的提升环142a，，小的直径。这样，在处理过程中，第二提升体144a 的提升环144a，'在第一驱动部件142的提升环142a，，的内部提升或者下 降。第二磁铁l"b被安置于提升环144a，，的部分，以面对将在后面描述的第 二齿条部件154。
运动转换部件包括第一运动转换部件150和第二转换部件160。第一驱动部 件142使得第一齿条部件152被提升或者降低。参照图6，第一齿条部件152包 括齿条体152a,磁铁152b和弹簧152c。齿条体152a具有形成螺紋152a，的侧 面。磁铁152b被设置于齿条体152a的下面，来与第一驱动部件142的第一-兹 铁142b相对。第一磁铁142b和磁铁152b被安装来产生相互排斥的力量。也就 是说，第一磁铁142b和第二磁铁152b的相对的表面有相同的极性。弹簧152c 安装于齿条体152a上，以下压齿条体152a。这样，当第一磁铁142b接近磁铁 152b以产生相斥力时，齿条体152a被提升。此后当第一磁铁142b离开磁铁152b 时，弹簧152c回到初始位置。
第一转换部件154包括轴154a,正齿轮(spur gear) 154b，以及第一、第 二锥齿專仑(bevel gear ) 154c和154d。轴154a :接照垂直于正齿4仑154b的上下 方向的方向安C正齿轮154b安装在轴154a的一《第一锥齿轮154c安装在 另一端。第二锥齿轮154d被安装在卡销122， 124和126的低端。当与第一齿 条部件152上的螺紋啮合时，正齿轮154b旋转；当与第二锥齿轮154d啮合时，
第一锥齿轮154c旋转。
第二转换部件160具有近似于第一转换部件150的相同的结构。也就是i兌， 第二转换部件160包括具有与第一齿条部件152相同结构的第二齿条部件 162，以及具有与第一转换部件154相同结构的第二转换部件164。第二齿条部 件162包括齿条体162&磁铁162b和弹簧162&第二转换部件164包括轴164& 正齿轮16仆，第一、第二锥齿轮16化和16化。第二驱动部件144允许第二齿 条部件162被提升或者降低。第二齿条部件162的安装位置相对于第一齿条部 件152安装的位置更靠近于支撑托板112的中心。由于这个原因，第二转换部 件164的轴164a,比第一转换部件154的轴154a长。
下面将详细地说明上述的基^1处理装置1的处理过程。相同的元器件由同样 的数字表示，以后不再赘述。
图7A和图7B,图8A和图8B是根据本发明的旋转头的操作步骤的示意图。 当基板处理过程启动时，基板W被加载到旋转头100的卡销上。同时，基板W 的边纟彖与形成于卡销122， 124, 126， 132, 134和136的4+面4矣触。
当基板W被加载到卡销122, 124， 126, 132, 134和136上，第一^，销122， 124和126按照预定的角度旋转去卡住基板W。也就是it如图7A和图7B所示， 驱动单元提升提升部件140的第一驱动部件142。也就是说，驱动单元提升第一 驱动部件142的第一提升杆142a，，使得安装于第一提升环142a，，上的第一 磁铁142b接近第一齿条部件152的磁铁152b。当第一磁铁142b接近磁铁152b 时，第一磁铁142b和磁铁152b之间产生的相斥力使得齿条体152a提升到预定 的高度。当齿条体152a净皮提升时，转换部件154的正齿轮154b与齿条体152a 上的螺紋啮合而旋转。由于正齿轮154b的旋转，安装在轴154a另一端的第一 锥齿轮154c旋转，使得第二锥齿轮154d以预定的角度进行旋转。当第一卡销 122， 124和126旋转时，卡销122， 124和126的各自的第二销体122b， 124b 和126b以预定的角度旋转，并且向着支持托板112的中心合拢，接触基板W的 边缘的侧面。这样，基板W被第一"M肖122, 124和126的端面122b， ， 124b， 和126b，固定。
当基板W被卡住，驱动部件20以处理速度旋转旋转头100，并且注入部件
30注入处理液到基板W的上面。注入的处理液清除遗留在基板W表面的杂质。 当执行前述的过程时，第一-i^盘部件120和第二卡盘部件130卡轮流卡住基板 W。也就是说，当在第一^^盘部件120卡住基板W后执行处理过程时，第一-|^盘 部件120随着预定时间的流逝而放开卡住的基板W，第二卡盘部件130卡住基 板。也就是说，参照图8A至图8B，驱动单元拉低提升部件140的第一驱动部件 142,来放开卡住的基板W。驱动单元也提升第二驱动部件144的第二提升杆 144a，，来使安装在第二提升环144a，，上的第二磁铁144b接近第二齿条部件 162的磁铁162b。当第二磁铁144b接近第二齿条部件162的磁铁162b时，在 磁铁144b和磁铁162b之间产生的相斥力，使第二齿条部件162的齿条体162a 提升到预定的高度。当齿条体162a被提升时，转换部件164的正齿轮164b与 齿条体162a上的螺紋162a，啮合而旋转。由于正齿轮164b的旋转，安装在轴 164a另一端的第一锥齿轮164c旋转，使得第二锥齿轮164d以预定的角度旋转。 当第二卡销132, 134和136旋转时，第二卡销132， 134和136各自的第二销 体132b， 134b和136b以预定的角度旋转，并且向着支持托板112的中心合拢， 接触基板W的边缘的侧面。这样，基板W被第一-^销132, 134和136上的 132b， ，134b，和136b，的侧面固定。基板W的卡住和放开，由第一-M肖部件 120和第二卡销部件130交替地操作。当基板处理过程执行时，卡住/放开的步 骤由卡住/放开工具重复地操作。
当基^反W的清洗完成后，注入部件30注入干燥气体来干燥基^反W。干燥气 体可以是异丙醇气(IPA)。即使当基板W的干燥过程执行时，第一卡销部件120 和第二卡销部件130也轮流地卡住和放开基板W。当基板W的干燥过程完成时， 旋转头停止旋转后，驱动部件20提升旋转头100，通过壳体10的顶部开口把力口 载在旋转头IOO上的基板W传送到壳体IO的外面。当基板W暴露于壳体10之 外时，卡住/放开工具放开基板W，机器人(未示出)把基板W传送到下个处理 执4亍的;也方。
根据前面所述的旋转头100,旋转头的卡住/放开基板的方法，包括有旋转
头100,第一""^盘部件120和第二卡盘部件130的基板处理装置1，轮流卡住和
放开基板W来改变各自的卡销接触基板W的部位。所以，防止处理液残留在基板W被卡住的部位是可能的。
根据前面所述的驱动单元，运动转换部件把提升部件140的上下的线性运 动转换为卡销的旋转运动。尤其是，安装在提升部件140上的磁铁142b和144b 与安装在齿条传动体152和162上的》兹4失152b和154b相互垂直面对，而产生 相斥力。驱动单元的上述结构，使得产生于磁铁142b和144b与磁铁152b和162b 之间的相斥力，比磁铁142b和144b与磁铁152b和162b水平移动的常规结构 中，当磁铁142b和144b水平移动时，在磁铁152b和162b之间产生的相斥力 更强。这样，驱动卡销的旋转头能使^磁铁之间产生的相斥力更强。
根据到此为止的描述，基板卡住/放开工具在处理过程中轮流卡住/放开基 板的边缘，来防止处理液残留在基板的表面。这样，遏制由于残留在基板表面 上的处理液导致的处理过程效率降低是可能的。
尽管结合附图所示的本发明的实施例对本发明进行了描述，但是不局限于 此。对于本领域技术人员来说，各种替代、修改和变化都可以在不背离本发明 的范围和精神的情况下变得很明显了 。
权利要求
1、一种旋转头，该旋转头包括旋转体；卡住/放开工具，该卡住/放开工具设置成环形地环绕在该旋转体的顶部表面的中心，并且包括多个用来在处理过程中部分地卡住/放开基板边缘的卡销；驱动单元，用来以预定的角度旋转卡销，来选择性地变化各个卡销与基板接触的部位；其中驱动单元包括可以上下运动的提升部件；和把提升部件的上下运动转换为卡销的旋转运动的运动转换部件。
2、 根据权利要求1所述的旋转头，其中提升部件包括具有大致呈环状的提升环，所述提升环包括磁铁；提升杆，设置成提高提升环或下降提升环； 其中运动转换部件包括齿条传动部件，该齿条传动部件安装有^f兹铁，用来在齿条传动部件的》兹铁 和提升环的磁铁之间产生相斥力，该相斥力使齿条传动部件上下移动；转换部件，该转换部件配置成^^齿条传动部件的上下运动转换为卡销的旋 转运动。
3、 根据权利要求2所述的旋转头，其中转换部件包括 以与齿条传动部件的上下运动方向相垂直的方向安装的轴； 安装在该轴的一端的第一正齿轮，与齿条传动啮合时旋转； 安装在该轴的另 一端的第 一锥齿轮；安装在卡销下端的第二锥齿轮，与第一锥齿轮啮合时旋转。
4、 根据权利要求3所述的旋转头；其中卡销包括以规则的角度环绕在基板中心的第 一卡销，来支撑基板的边缘； 以规则的角度环绕在基板中心的第二卡销，其控制基板的部位不同于第一 卡销控制基板的部位； 其中提升部件包括配置成旋转第一-IH肖的第一驱动部件；和配置成旋转第二卡销、且安装在第 一驱动部件的内侧的第二驱动部件； 其中在处理过程中，驱动单元轮流提升或者下降第一驱动部件上的提升环 和第二驱动部件上的提升环。
5、 一种用旋转头处理基板的装置，包括在内部限定了执行基板处理过程空间的壳体； 在处理过程中，在壳体空间中控制和旋转基板的旋转头；和 往被旋转头旋转的基板注入处理液的注入部件， 其中旋转头包括 旋转体；卡住/放开工具，设置成环状环绕在该旋转体的顶部表面的中心，并且包括 多个在处理过程中部分地卡住/放开基板边缘的卡销；驱动单元，包括可以上下移动的提升部件，和把提升部件的上下运动转换 为卡销的旋转运动运动转换部件，该驱动单元包括在处理过程中选择性地变化 各个卡销与基板的接触部分的提升部件。
6、 根据权利要求5所述的用旋转头处理基板的装置，其中提升部件包括 提升环，该提升环大致呈环状，并且包括磁铁；和提升杆，设置成提高提升环或下降提升环；齿条传动部件，该齿条传动部 件安装有磁铁，以在齿条传动部件的磁铁和提升环的磁铁之间产生相斥力，该 相斥力使齿条传动部件上下移动；运动转换部件，其把齿条传动部件的上下运动转换为卡销的旋转运动。
7、 根据权利要求6所述的用旋转头处理基板的装置，其中转换部件包括 以与齿条传动部件的上下运动方向相垂直的方向安装的轴； 安装在该轴一端的第一正齿轮，与齿条传动啮合时旋转； 安装在该轴另一端的第一锥齿^S和安装在卡销下端的第二锥齿轮，与第 一锥齿轮啮合时旋转。
8、 根据权利要求7所述的用旋转头处理基板的装置，其中卡销包括 以规则的角度环绕在基板中心的第一卡销，以控制基板的边缘；和以规则的角度环绕在基板中心的第二卡销，其控制基板的部位不同于第一 卡销控制基板的部位； 其中提升部件包括 配置成旋转第 一卡销的第 一驱动部件；配置成旋转第二卡销、且安装在第一驱动部件内侧的第二驱动部件； 其中在处理过程中，驱动单元轮流提升或者下降设在第一驱动部件和设在 第二驱动部件上的提升环。
9、 一种操作旋转头的方法，包括将基板加载到具有顶部表面的物体上，在所述顶部表面上，设置有第一和 第二卡销；在第一个处理过程时间里，通过第一卡销卡住基板，并且在旋转该物体时 执行基板处理的过程；在第二个处理过程时间里，通过第二个卡销卡住基板，并且在旋转该物体时执行基板处理的过程。
10、 根据权利要求9所述的操作旋转头的方法，其中每个第一和第二卡销 包括多个沿着基板边缘交替排列的卡销。
11、 根据权利要求9中所述的操作旋转头的方法，其中依靠第一卡销卡住 基板和依靠第二卡销卡住基板交替重复操作。
全文摘要
本发明公开了旋转头、操作旋转头的方法及用旋转头处理基板的装置，为提高效率而发明。所述旋转头包括旋转体，卡住/放开工具，驱动单元。所述基板处理装置包括壳体，旋转头，注入部件。一种操作旋转头的方法，包括将基板加载到具有顶部表面的物体上，在所述顶部表面上，设置有第一和第二卡销；在第一个处理过程时间里，通过第一卡销卡住基板，并且在旋转该物体时执行基板处理的过程；在第二个处理过程时间里，通过第二个卡销卡住基板，并且在旋转该物体时执行基板处理的过程。本发明能够防止处理液残留在基板的表面，提高处理效率。
文档编号H01L21/67GK101192558SQ20071018825
公开日2008年6月4日 申请日期2007年11月23日 优先权日2006年11月28日
发明者催基勋, 具教旭, 崔重奉, 赵重根, 金柱元 申请人:细美事有限公司