CN101404264A - 旋转头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种支撑和旋转基材的旋转头。该旋转头包括主体、设置在该主体上并可在支撑位置和非支撑位置之间移动的夹持销以及被配置成用于直线移动该夹持销的夹持销移动单元。该夹持销在支撑位置处支撑基材，并在非支撑位置处提供基材装载/卸载空间。该夹持销移动单元包括固定在该夹持销上的可动杆、可转动的凸轮和夹持销返回单元，该凸轮包括在它外表面上的凸部，用于将该夹持销从支撑位置移动到非支撑位置，该夹持销返回单元对该可动杆施加力，从而使该夹持销从非支撑位置移动到支撑位置。该夹持销移动单元还包括接触维持件。

Description

旋转头
相关申请的交叉参考
本申请要求2007年10月5日提交的韩国专利申请10-2007-0100188的优先权，在此引入该韩国专利申请的全部内容作为参考。
技术领域
本发明涉及一种处理基材的设备和方法，更具体来说，涉及一种例如在半导体工艺中用于支撑基材的可转动的旋转头，以及使用该旋转头来处理基材的设备。
背景技术
半导体工艺包括蚀刻或清洁薄层、杂质和颗粒的过程。这种蚀刻或清洁过程可以通过将诸如晶片等基材放置在旋转头上(晶片的图案侧朝上或朝下)并在旋转头高速旋转的同时向晶片供给处理液来进行。旋转头包括用于支撑晶片的边缘以防止晶片沿径向脱离旋转头的夹持销。夹持销可以在非支撑位置和支撑位置之间移动。当夹持销处于非支撑位置时，在旋转头上形成了装载和卸载基材的空间。当在使旋转头旋转的同时处理装载在旋转头上的基材时，夹持销处于支撑位置，在那里夹持销与基材的边缘接触并支撑基材。夹持销在非支撑位置限定的空间大于在支撑位置限定的空间。
通常，使用一个驱动机构将各夹持销从非支撑位置一起移动到支撑位置。然而，由于在制造过程中允许存在加工容差，因此夹持销的尺寸可能不一致。在这种情况下，虽然所有的夹持销一起移动到支撑位置，但是某些夹持销可能不与放置在旋转头上的基材的边缘接触。因此，基材可能被不稳定地支撑着，并且与基材边缘接触的其他夹持销可能会由于应力集中而易于损坏。
此外，如果旋转头以高速旋转，那么由于强的离心力沿着从支撑位置到非支撑位置的方向作用在夹持销上，因此在旋转头上装载的基材会被夹持销不稳定地支撑着。
通常，旋转头包括使用螺钉连接在一起的上板和下板以及安装在下板上的夹持销，其中夹持销的上部穿过上板向上伸出。因为在基材处理工艺中将化学品用作处理液，所以上板通常由诸如聚氯乙烯等耐腐蚀材料制成。然而，如果在高温下使用化学品，那么由聚氯乙烯制成的上板可能会易于受热变形。当上板由于热变形膨胀时，通过螺钉与上板连接的下板也可能会膨胀。这样就会改变在下板上安装的夹持销的位置。
发明内容
本发明提供一种具有稳定地支撑基材的结构的旋转头。
本发明还提供一种具有使所有夹持销与基材稳定地保持接触的结构的旋转头。
本发明还提供一种具有在高速旋转时使所有夹持销与基材边缘部稳定地保持接触的结构的旋转头。
本发明还提供一种具有可以防止由于热的处理化学品引起的旋转头热变形而使夹持销偏离设定位置的结构的旋转头。
本发明的目的并不局限于以上提到的那些，通过以下说明，本领域技术人员显然能够理解本发明的其他目的。
本发明的实施例提供了用于支撑基材的旋转头。所述旋转头包括：主体；设置在所述主体上并从所述主体向上伸出的夹持销；以及夹持销移动单元，其被设置成用于在支撑位置和非支撑位置之间移动所述夹持销，从而通过将所述夹持销移动到所述支撑位置而支撑置于所述旋转头上的基材的边缘，以及通过将所述夹持销移动到比所述支撑位置更远离所述主体中央的所述非支撑位置而将基材放置在所述主体上。所述夹持销移动单元包括：固定在所述夹持销上的可动杆；可转动的凸轮，其包括在它外表面上的凸部，用于将所述夹持销从所述支撑位置移动到所述非支撑位置；以及夹持销返回单元，用于向所述可动杆施加力，从而使所述夹持销从所述非支撑位置移动到所述支撑位置。
在一些实施例中，每个夹持销返回单元可以包括弹性元件，所述弹性元件可以包括固定在所述可动杆上的一端和固定在所述主体上的另一端，用于对所述可动杆施加弹力。可选择地，每个夹持销返回单元可以包括用于对所述可动杆施加磁力的磁性元件。所述磁性元件可以包括固定在所述可动杆上的第一磁体和固定在所述主体上的第二磁体。
在其他实施例中，所述夹持销移动单元可以包括接触维持件，所述接触维持件被配置成当所述夹持销在所述支撑位置时将所述可动杆推向所述主体的中央并移动到预定位置，从而当所述夹持销从所述支撑位置移动到所述非支撑位置时不会阻碍所述可动杆的移动。所述接触维持件可以被配置成当所述旋转头旋转时沿与离心力方向相反的方向推动所述可动杆。例如，每个接触维持件可以包括：固定在所述可动杆上并从所述可动杆伸出的固定销；以及维持杆，其包括与所述主体可转动连接的中央部、用于推动所述固定销并从所述中央部向所述可动杆延伸的推动部以及沿着远离所述可动杆的方向从所述中央部向所述主体外侧延伸的导引部。所述导引部可以比所述推动部重。所述导引部和所述推动部可以成钝角。
在其他实施例中，所述旋转头还可以包括用于调节所述支撑位置的距离调节装置。所述距离调节装置可以包括：调节块，它包括沿从上到下的方向穿过所述调节块的中央部形成的狭缝状穿孔；以及固定件，它通过所述调节块的穿孔与所述主体连接并用于将所述调节块固定在所述主体上，其中，在所述可动杆上设有阻挡件，所述阻挡件与所述调节块接触，从而限制所述可动杆的移动。
在其他实施例中，所述夹持销移动单元还可以包括：用于使所述凸轮沿第一旋转方向转动的凸轮驱动单元；以及用于向所述凸轮施加恢复力使所述凸轮沿与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向转动的凸轮返回单元。可以通过使用所述凸轮驱动单元转动所述凸轮，使所述夹持销从所述支撑位置移动到所述非支撑位置，以及可以通过使用所述凸轮返回单元转动所述凸轮，使所述夹持销从所述非支撑位置移动到所述支撑位置。
在其他实施例中，所述主体可以包括：上板；用于安装所述夹持销移动单元的下板；以及用于连接所述上板和所述下板的加压部，其中，所述下板包括狭缝槽，所述加压部包括插入部和头部，所述插入部插在所述狭缝槽内并通过螺钉与所述上板连接，所述头部从所述插入部延伸出来并在所述插入部连接到所述上板时将所述下板压向所述上板。所述上板可以由比所述下板更耐腐蚀的材料制成，以及所述下板可以由热变形比所述上板更小的材料制成。
在本发明的其他实施例中，提供了用于支撑基材的旋转头。所述旋转头包括：可转动主体；设置在所述主体上并从所述主体向上伸出的夹持销；以及用于移动所述夹持销的夹持销移动单元，其中，所述夹持销移动单元包括：固定在所述夹持销上的可动杆；用于沿所述主体的径向直线移动所述可动杆的直线移动装置；以及用于在所述主体旋转时将所述可动杆推向所述主体中央的接触维持件。
在本发明的其他实施例中，提供了用于支撑基材的旋转头。所述旋转头包括：主体；设置在所述主体上并从所述主体向上伸出的夹持销；以及用于移动所述夹持销的夹持销移动单元，其中，所述主体包括：上板；用于安装所述夹持销移动单元的下板；以及用于连接所述上板和所述下板的加压部，其中，所述下板包括狭缝槽，所述加压部包括插入部和头部，所述插入部插在所述狭缝槽内并固定在所述上板上，所述头部从所述插入部延伸出来并将所述上板压向所述下板。
在本发明的其他实施例中，提供了用于支撑基材的旋转头。所述旋转头包括：主体；设置在所述主体上并从所述主体向上伸出的夹持销；以及用于沿所述主体的径向直线移动所述夹持销的夹持销移动单元，其中，所述夹持销移动单元包括夹持销返回单元，所述夹持销返回单元能够借助恢复力使所述夹持销向所述主体的中央移动。
附图说明
附图用于进一步理解本发明，其并入本说明书中且构成它的一部分。附图显示本发明的示例性实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是显示根据本发明实施例的基材处理设备的平面示意图；
图2是显示根据本发明实施例的容器的剖面图；
图3是根据本发明实施例的图2中所示容器的纵剖视图；
图4是显示根据本发明实施例的旋转头的平面图；
图5是根据本发明实施例的旋转头沿图4中I-I线的剖视图；
图6是根据本发明实施例的旋转头沿图4中II-II线的剖视图；
图7是显示根据本发明实施例的下板沿图6中箭头A方向的视图；
图8是显示根据本发明实施例在上板膨胀时下板与上板之间关系的视图；
图9是显示根据本发明实施例的设置在下板底部上的夹持销移动单元的仰视图；
图10A是根据本发明实施例的图9中B部分的放大图；
图10B是显示根据本发明另一个实施例的图10A中夹持销移动单元变型例的视图；
图11是显示根据本发明另一个实施例的图9中所示的凸轮返回单元的另一个例子的视图；
图12是显示根据本发明另一个实施例的图9中所示的夹持销返回单元的另一个例子的视图；
图13A和图13B是显示根据本发明实施例当通过夹持销移动单元使夹持销在非支撑位置和支撑位置之间移动时，夹持销移动单元各部件所施加的力和夹持销移动单元各部件的移动方向的视图；
图14是显示根据本发明实施例的接触维持单元如何利用离心力使夹持销与基材保持接触的视图；以及
图15是显示根据本发明实施例如何通过移动调节块来改变夹持销的支撑位置的视图。
具体实施方式
下面，参照图1～图15更详细地说明本发明的优选实施例。然而，可以以许多不同的形式体现本发明，并且不应当认为本发明限制于在此描述的实施例。相反，提供这些实施例将使本发明内容清楚和完整，并向本领域技术人员充分表达本发明的范围。
在以下的实施例描述中，将以使用化学品、冲洗液和干燥气体来清洁基材(W)的设备作为例子进行描述。即，本发明的精神和范围并不局限于示例性的基材清洁设备。本发明可以应用于各种设备，例如在旋转基材的同时处理基材的蚀刻设备。
图1是显示根据本发明实施例的基材处理设备1的平面示意图。参照图1，基材处理设备1包括流体供给单元10、容器20、升降单元30和旋转头40。流体供给单元10向基材(W)供给用于处理基材(W)的处理液或处理气。旋转头40在处理过程中支撑和旋转基材(W)。容器20防止处理化学品和废气溅出或渗漏。升降单元30用于沿垂直方向移动旋转头40或容器20，从而调节容器20和旋转头40之间的相对高度。
流体供给单元10包括上喷嘴件100a和下喷嘴件100b(参照图4)。上喷嘴件100a向置于旋转头40上的基材(W)的顶面供给处理液或处理气，下喷嘴件100b向基材(W)的底面供给处理液或处理气。基材(W)与旋转头40的顶面间隔预定距离，下喷嘴件100b向基材(W)和旋转头40之间的间隙供给处理液或处理气。
上喷嘴件100a包括化学品供给喷嘴120a、冲洗液供给喷嘴140a和干燥气体供给喷嘴160a。化学品供给喷嘴120a向基材(W)供给多种化学品。化学品供给喷嘴120a包括多个注射器121、支撑杆122和杆移动装置125。注射器121设置在容器20的一侧。各注射器121分别与各化学品储罐(图未示)相连接，用于从化学品储罐中接收化学品。与注射器121连接的各化学品储罐存储有不同的化学品。沿预定方向互相平行地排列各注射器121。各注射器121分别包括向上的突出部121a。各凹槽(图未示)可以分别在突出部121a的侧部形成。化学品可以是硫酸、硝酸、氨水、氢氟酸或者是去离子水与一种以上所列化学品的混合物。在每个注射器121的端部均形成有排出孔。
支撑杆122与注射器121中的一个相连接，用于将注射器121移动到置于旋转头40上的基材(W)的上方。支撑杆122的形状像长棒，并设置成使支撑杆122的长度方向垂直于注射器121的排列方向。固持器(图未示)与支撑杆122的底面相连接，用于连接支撑杆122和注射器121。该固持器包括臂部(图未示)，并且该臂部可插入到在注射器121的突出部121a内形成的凹槽中。该臂部可以可转动或可移动地插入到该凹槽中。
杆移动装置125在支撑杆122的上方位置和置于旋转头40上的基材(W)的上方位置之间沿直线路径移动支撑杆122。杆移动装置125包括支架123、导轨124和驱动单元(图未示)。导轨124沿着注射器121和容器20从注射器121外部直线延伸到容器20外部。支架123与导轨124连接，并可在导轨124上移动。支撑杆122固定在支架123上。该驱动单元提供用于直线移动支架123的驱动力。可以使用电机和螺杆来直线移动支架123。可选择地，可以使用皮带、皮带轮和电机来直线移动支架123。可选择地，可以使用直线马达来直线移动支架123。
冲洗液供给喷嘴140a设置在容器20的另一侧，干燥气体供给喷嘴160a设置在容器20的又一侧。冲洗液供给喷嘴140a包括注射器141、支撑杆142和驱动单元144。注射器141固定在支撑杆142的一端。旋转轴(图未示)固定在支撑杆142的另一端，驱动单元144使旋转轴旋转。注射器141从冲洗液储罐(图未示)中接收冲洗液。干燥气体供给喷嘴160a具有与冲洗液供给喷嘴140a相似的结构。干燥气体供给喷嘴160a用于供给异丙醇和氮气。可以通过干燥气体供给喷嘴160a供给高温氮气。
下喷嘴件100b包括注射头180b(参照图4)。注射头180b包括头部182(参照图5)和插入部184(参照图5)。头部182向上凸出，并从旋转头40向上伸出。在头部182内形成有多个排出孔。通过排出孔注射上述的化学品、冲洗液和诸如异丙醇蒸气和氮气等干燥气体中的一种。插入部184比头部182的下部小，并且沿长度方向是等直径的。插入部184从头部182向下伸出。插入部184插在旋转头40的中央部形成的穿孔中。
通过转动旋转头40，经上喷嘴件100a和下喷嘴件100b供给的化学品、冲洗液和干燥气体从基材(W)顶面或底面的中央区向边缘区展开，从而可以清洁基材(W)。
图2是显示根据本发明实施例的容器20的剖面图，图3是根据本发明实施例的图2中所示容器的纵剖视图。参照图2和图3，容器20具有顶端开放的空间32，用于处理基材(W)的旋转头40设在空间32内。用于支撑和转动旋转头40的旋转轴42固定在旋转头40的底面上。旋转轴42插入并穿过在容器20底面形成的开口，并从容器20向外伸出。诸如电机等驱动单元44与旋转轴42固定连接，用于使旋转轴42旋转。
图3是显示容器20内部结构的剖视图。参照图2和图3，容器20被设置成在使用化学品处理基材(W)之后收集各种化学品。因此，可以重复使用这些化学品。容器20包括多个收集室220、240和260。在使用过处理液之后，将各种处理液分别收集到收集室220、240和260中。在本实施例中，容器20包括三个收集室220、240和260。在下文中，三个收集室220、240和260也分别称作内收集室、中收集室和外收集室。
内收集室220呈包围旋转头40的环状。中收集室240呈包围内收集室220的环状。外收集室260呈包围中收集室240的环状。收集室220、240和260分别包括入口227、247和267。入口227、247和267与容器20的空间32相通。入口227、247和267中每一个均呈包围旋转头40的环状。通过旋转基材(W)而产生的离心力将注射到基材(W)上的化学品导向入口227、247和267，然后将它们收集到收集室220、240和260中。外收集室260的入口267位于中收集室240的入口247的上方，中收集室240的入口247位于内收集室220的入口227的上方。即，内收集室、中收集室和外收集室220、240和260的入口227、247和267设在不同的高度。
内收集室220包括外壁222、底壁224、内壁226和导引壁228。外壁222、底壁224、内壁226和导引壁228中每一个均呈环状。外壁222包括倾斜壁222a和垂直壁222b。倾斜壁222a沿远离旋转头40的方向向下倾斜。垂直壁222b从倾斜壁222a向下延伸。底壁224从垂直壁222b的下边缘向旋转头40水平延伸。底壁224的一端与倾斜壁222a的顶端对齐。内壁226从底壁224的端部垂直向上延伸。内壁226的顶端与倾斜壁222a的顶端间隔预定距离。垂直空间内壁226和倾斜壁222a之间的间隙被用作入口227。
以环形方式在内壁226中形成多个孔223。每个孔223均呈狭缝状。孔223被用作排气孔。即，被引入内收集室220中的气体通过排气孔223和旋转头40下方的空间排出到容器20的外部。排出管225与底壁224相连接。收集到内收集室220内的用过的处理液经排出管225排出到外部再循环系统中。
导引壁228包括倾斜壁228a和垂直壁228b。倾斜壁228a沿远离旋转头40的方向从内壁226的顶端部向下倾斜。垂直壁228b从倾斜壁228a的下端部向下垂直延伸。垂直壁228b的下端与底壁224间隔预定距离。通过导引壁228将经入口227引入的处理液平稳地导向被外壁222、底壁224和内壁226包围的空间229内。
中收集室240包括外壁242、底壁244、内壁246和突出壁248。中收集室240的外壁242、底壁244和内壁246具有与内收集室220的外壁222、底壁224和内壁226相似的结构。然而，由于中收集室240包围内收集室220，因此中收集室240的外壁242、底壁244和内壁246均大于内收集室220的外壁222、底壁224和内壁226。中收集室240的外壁242包括倾斜壁242a。倾斜壁242a的顶端与内收集室220的外壁222的倾斜壁222a的顶端垂直间隔预定距离，从而形成中收集室240的入口247。突出壁248从底壁244的下边缘垂直向下延伸。中收集室240的内壁246的顶端延伸到内收集室220的底壁224的下边缘上。在中收集室240的内壁246内以环形方式形成用于排放气体的狭缝状排气孔243。排出管245与底壁244相连接。收集到中收集室240内的用过的处理液经排出管245排出到外部再循环系统中。
外收集室260包括外壁262和底壁264。外收集室260的外壁262具有与中收集室240的外壁242相似的结构。然而，由于外收集室260包围中收集室240，因此外收集室260的外壁262大于中收集室240的外壁242。外收集室260的外壁262包括倾斜壁262a。倾斜壁262a的顶端与中收集室240的外壁242的倾斜壁242a的顶端垂直间隔预定距离，从而形成外收集室260的入口267。底壁264的形状像圆盘，并包括用于接收旋转轴42的开口。排出管265与底壁264相连接。收集到外收集室260内的用过的处理液经排出管265排出到外部再循环系统中。外收集室260形成了容器20的外部。排气管263与外收集室260的底壁264相连接。引入外收集室260内的气体经排气管263排出。此外，经内收集室220和中收集室240的内壁226和246的排气孔223和243排出的气体经与外收集室260连接的排气管263排出到容器20的外部。排气管263从底壁264向上伸出预定长度。
升降单元30垂直直线地移动容器20。当容器20垂直移动时，容器20相对于旋转头40的高度也在改变。升降单元30包括支架31、可动轴34和驱动单元36。支架31固定在容器20的外壁上，可动轴34固定在支架31上。驱动单元36垂直移动可动轴34。当基材(W)被置于旋转头40上或从旋转头40上被提升时，容器20向下移动，从而使旋转头40穿过容器20的顶部露出来。在处理中，调节容器20的高度，使得用于处理基材(W)的处理液分别被收集到收集室220、240和260中。可选择地，升降单元30可以垂直移动旋转头40。
下面，参照图4和图5来说明旋转头40的示例性结构。图4是显示根据本发明实施例的旋转头40的平面图，图5是根据本发明实施例的旋转头40沿图4中I-I线的剖视图。旋转头40包括主体300、支撑销400、夹持销500和夹持销移动单元600(参照图9和图10A)。
支撑销400支撑基材(W)的背面边缘部，使得基材(W)与主体300的顶面间隔预定距离。各支撑销400具有相同的形状和尺寸。每个支撑销400均包括上部420(参照图6)和下部440(参照图6)。上部420的直径向下逐渐增加，下部440从上部420延伸出来。下部440的直径是恒定的。在下部440的下圆周面上形成螺纹部460。在下部440和螺纹部460之间形成阻挡部480。阻挡部480的直径大于下部440和螺纹部460的直径。螺纹部460紧固在主体300内。阻挡部480的下表面与主体300的顶面紧密接触。阻挡部480限制了支撑销400插入主体300内的长度，使得支撑销400可以相对于主体300的顶面具有相同高度。
夹持销500安装在主体300的边缘部上，使得夹持销500从主体300的顶面向上突出。夹持销500的数量可以约为6个。夹持销500支撑置于旋转头40上的基材(W)的边缘，使得在旋转头40旋转时基材(W)可以保持在适当的位置，而不会与旋转头40分离。各夹持销500具有相同的形状和尺寸。每个夹持销500均包括支撑部520、中央部540、连接部560和阻挡部580。支撑部520具有平的顶面。支撑部520的直径沿向下的方向从平的顶面逐渐减小，然后再逐渐增大。因此，当从前面观察时，支撑部520是凹入形的。即，支撑部520具有凹部522。当把基材(W)置于支撑销400上时，凹部522与基材(W)的边缘相接触。中央部540从支撑部520的下端向下延伸。中央部540具有与支撑部520的下端相同的直径。连接部560从中央部540向下延伸。在连接部560内形成有螺纹孔，用于将连接部560固定到夹持销移动单元600上。阻挡部580从中央部540向外延伸，并呈环状。夹持销500的阻挡部580与主体300的顶面相接触，使得各夹持销500可以从主体300的顶面伸出相同的高度。
主体300包括上板320、下板340和加压部360(参照图6)。当从上方观察时，上板320具有圆形顶面。下板340设置在上板320的下面并为夹持销移动单元600提供空间。在上板320内形成有螺纹孔324(参照图6)，用于将支撑销400固定到上板320上。在上板320的边缘部内形成有销孔322，用于接收夹持销500。每个销孔322均呈狭缝状。销孔322沿上板320的径向形成，它的宽度等于或略大于夹持销500的中央部540的直径。销孔322沿上板320的径向具有一定长度，用于引导夹持销500沿上板320径向的移动。销孔322的长度可以小于夹持销500的阻挡部580的直径。可选择地，每个销孔322均可以呈圆形。在这种情况下，销孔322的直径可以大于夹持销500的中央部540的直径，但小于夹持销500的阻挡部580的直径。穿过上板320和下板340的中央部形成用于接收注射头180b的开口。
图6和图7是显示上板320和下板340的示例性连接结构的视图。图6是根据本发明实施例的旋转头40沿图4中II-II线的剖视图，图7是显示根据本发明实施例的下板340沿图6中箭头A方向的仰视图。参照图6和图7，由于在处理中上板320与化学品接触，因此上板320由耐化学品的材料制成。当热的化学品应用到置于旋转头40上的基材(W)时，为了防止由于下板340受热变形而使夹持销500偏离设定位置，下板340由耐热材料制成。即，上板320由耐腐蚀特性比下板340更好的材料制成，下板340由热变形比上板320更小的材料制成。例如，上板320可以由聚氯乙烯制成，下板340可以由铝制成。使用加压部360连接上板320和下板340。在上板320底面内形成有螺纹槽328，沿主体300的径向在下板340内形成有相应于螺纹槽328的狭缝槽342。
沿从下板340到上板320的方向通过狭缝槽342将加压部360与上板320连接起来。每个加压部360均包括加压板362和螺钉364。穿过加压板362的中央部垂直形成有孔362c。螺钉364沿着从下板340到上板320的方向插入并穿过加压板362的孔362c、下板340的狭缝槽342和上板320的螺纹槽328，从而将上板320和下板340连接起来。加压板362包括插入部362b和头部362a。插入部362b插在下板340的狭缝槽342内，用于对下板340加压的头部362a从插入部362b向下延伸。加压板362的插入部362b的直径与下板340的狭缝槽342的宽度大约相等，加压板362的头部362a的直径大于狭缝槽342的宽度。
图8是用于解释根据本发明实施例使用上板320和下板340时的有益效果的视图。在图8中，用实线表示上板320发生热膨胀之前的上板320，用虚线表示热膨胀之后的上板320。参照图8，虽然由于热的化学品而使上板320膨胀，但是加压部360独立于下板340而是沿着狭缝槽342移动。因此，下板340不会因上板320的热膨胀而变形。如上所述，由于用于定位夹持销500的各部件与下板340相连接，所以通过防止下板340变形，可以防止夹持销500偏离设定位置。
夹持销移动单元600在支撑位置和非支撑位置之间移动夹持销500。在支撑位置时，夹持销500与置于旋转头40上的基材(W)的边缘相接触。在非支撑位置时，夹持销500位于支撑位置的外部，从而允许将基材(W)置于旋转头40上。即，支撑位置比非支撑位置更接近于主体300的中央部。
图9是显示根据本发明实施例的夹持销移动单元600的仰视图，图10A是根据本发明实施例的图9中B部分的放大图。夹持销移动单元600包括可动杆620、导引件640、距离调节装置660、接触维持件680和直线移动装置700。
可动杆620的数量等于夹持销500的数量。各可动杆620分别与各夹持销500相连接。可动杆620沿主体300的径向设置在下板340中。上板320包括从其边缘向下突出的侧部和沿着从该侧部的外表面到内表面的方向穿过该侧部形成的孔329(参照图5)。孔329与上板320的销孔322相通。可动杆620的外端设置在孔329内。在可动杆620内形成有螺钉孔628(参照图5)。使用螺钉590将可动杆620固定连接到夹持销500。密封件330设置在孔329内，包围可动杆620，用于密封下板340的内部空间。密封件330可以是O形圈。可动杆620包括在其内端处的滚珠622。滚珠622与可动杆620的内端可转动地连接。
各导引件640分别设置在可动杆620的运动路径上。导引件640引导可动杆620沿主体300径向的直线运动。导引件640可以是固定在主体300上的滑动轴承。
直线移动装置700沿主体300的径向在非支撑位置和支撑位置之间直线移动可动杆620。直线移动装置700包括凸轮720、凸轮驱动单元730、凸轮返回单元760和夹持销返回单元780。凸轮720呈圆环状。凸轮720包括凸部740。凸部740从凸轮720的外周向外延伸。凸部740的数量等于可动杆620的数量，并在相应于可动杆620的位置处形成凸部740。每个凸部740包括逐渐倾斜的前表面742和陡峭倾斜的后表面744。凸轮驱动单元730沿第一旋转方向82转动凸轮720，而凸轮返回单元760沿与第一旋转方向82相反的第二旋转方向84转动凸轮720。可以使用摆动气缸作为凸轮驱动单元730使凸轮720旋转预定角度。摆动气缸可以旋转固定在凸轮720上的旋转轴(图未示)。凸轮阻挡件750固定在主体300上并在凸部740附近，用于限制凸轮720的转动。凸轮返回单元760可以包括弹簧762，用以提供使凸轮720返回的弹力。弹簧762的一端固定在凸轮720的第一挂钩764上，弹簧762的另一端固定在下板340的第二挂钩766上。第一挂钩764比第二挂钩766更接近于凸部740。
在一个实施例中，凸轮驱动单元730可以转动凸轮720，使得滚珠622可以在凸部740的前表面742上向上转动。当凸轮720沿第一旋转方向82转动时，夹持销500从支撑位置移动到非支撑位置，同时凸轮返回单元760的弹簧762伸长。如果凸轮驱动单元730的驱动力中断，则弹簧762的弹力使凸轮720沿第二旋转方向84转动，同时滚珠622沿远离凸部740的前表面742的方向运动。在本实施例中，当夹持销500在支撑位置时，弹簧762处于平衡状态。由此，即使凸轮驱动单元730出现故障，夹持销500也可以稳定地支撑基材(W)。
在另一个实施例中，可以通过使用磁力使凸轮720返回到它的初始位置。为此，如图11所示，第一磁体762a设置在凸轮720上，而第二磁体762b设置在主体300上。第一磁体762a和第二磁体762b被设置成使得在施加于凸轮720上的驱动力中断时，夹持销500可以从非支撑位置移动到支撑位置。例如，第一磁体762a可以设置在凸部740和第二磁体762b之间。第一磁体762a和第二磁体762b可以取向成使得第一磁体762a和第二磁体762b的相反磁极互相面对。
在另一个实施例中，凸轮驱动单元730可以转动凸轮720使夹持销500从非支撑位置移动到支撑位置，而凸轮返回单元760可以转动凸轮720使夹持销500从支撑位置移动到非支撑位置。
在另一个实施例中，可以通过凸轮驱动单元730使夹持销500沿着从非支撑位置到支撑位置和从支撑位置到非支撑位置的两个方向运动。
如上所述，当凸轮720沿第一旋转方向82转动时，滚珠622沿着远离凸轮720的方向在凸部740的前表面742上转动。当凸轮720沿第二旋转方向84转动时，夹持销返回单元780通过弹力使夹持销500从非支撑位置移动到支撑位置。在图10A所示的实施例中，夹持销返回单元780包括诸如弹簧782等弹性元件，通过弹簧782的弹力使夹持销500返回。弹簧782的一端固定在从可动杆620的端部伸出的第一挂钩784上，弹簧782的另一端固定在与主体300固定连接的第二挂钩786上。第二挂钩786设置在第一挂钩784和凸轮720之间。因此，当可动杆620向远离凸轮720的方向移动时，弹簧782被拉伸。当凸轮720通过弹力沿第二旋转方向84转动时，可动杆620通过弹簧782的弹力向凸轮720移动，由此夹持销500从非支撑位置移动到支撑位置。
在图10B所示的另一个实施例中，与第一挂钩784相比，第二挂钩786距主体300中央的距离可以更远。在这种情况下，当夹持销500从支撑位置移动到非支撑位置时，弹簧782被压缩。
在图12所示的另一个实施例中，可以通过磁力使夹持销500从非支撑位置返回到支撑位置。例如，第一磁体782a可以设置在可动杆620上，而第二磁体782b可以设置在主体300上。第一磁体782a和第二磁体782b的磁极被匹配成使得在凸轮驱动单元730的驱动力中断时，夹持销500可以借助第一磁体782a和第二磁体782b的磁力从非支撑位置移动到支撑位置。如图12所示，当第二磁体782b比第一磁体782a更接近主体300中央时，第一磁体782a和第二磁体782b取向成使得第一磁体782a和第二磁体782b的相反磁极互相面对。另一方面，当第一磁体782a比第二磁体782b更接近主体300中央时，第一磁体782a和第二磁体782b取向成使得第一磁体782a和第二磁体782b的相同磁极互相面对。
如果各个可动杆620在单一力的作用下向主体300的中央移动，那么各个夹持销500可能不会单独移动。在这种情况下，虽然各夹持销500移动到支撑位置，但是由于诸如夹持销500、可动杆620和凸轮720等部件的加工误差的原因，可能会使某些夹持销500与置于旋转头40上的基材(W)的边缘不接触。因此，当旋转头40旋转时，应力可能集中在与基材(W)的边缘接触的那些夹持销500上。由此，夹持销500可能易于损坏和折断。然而，在本发明中，因为各夹持销返回单元780分别设置在各可动杆620上，所以可以通过在可动杆620上单独施加的返回力使可动杆620向主体300的中央移动。因此，尽管由于加工误差导致诸如夹持销500、可动杆620和凸轮720等部件的尺寸不一致，但是在夹持销500移动到支撑位置时，所有的夹持销500均可以与基材(W)的边缘相接触。
图13A和图13B是用于说明根据本发明实施例的凸轮720的旋转方向、凸轮返回单元760和夹持销返回单元780的操作以及可动杆620的移动方向之间的示例性关系的视图。参照图13A，当通过凸轮驱动单元730使凸轮720沿第一旋转方向82转动时，凸轮返回单元760的弹簧762被拉伸，同时可动杆620从支撑位置移动到非支撑位置。因此，夹持销返回单元780的弹簧782被拉伸。然后，如图13B所示，当凸轮驱动单元730的驱动力中断时，在凸轮返回单元760的弹力作用下使凸轮720沿第二旋转方向84转动，同时在夹持销返回单元780的弹力作用下使可动杆620从非支撑位置移动到支撑位置。
如果旋转头40高速旋转，则夹持销500可以在离心力作用下沿主体300的径向向外移动。在这种情况下，置于旋转头40上的基材(W)可能被夹持销500不稳定地支撑着。为了防止这种情况发生，当旋转头40旋转时，接触维持件680将夹持销500保持在支撑位置，并维持夹持销500和基材(W)的边缘之间相接触。接触维持件680包括固定销680a和维持杆680b。固定销680a固定在可动杆620上，并从可动杆620上突出来。当旋转头40旋转时，维持杆680b将固定销680a推向主体300的中央。
例如，当旋转头40旋转时，可以将维持杆680b设置成通过离心力推动固定销680a。参照图13A，维持杆680b包括中央部682、推动部684和导引部686。中央部682通过销钉681与主体300相连接，并且相对于主体300是可旋转的。推动部684将固定销680a推向主体300的中央。当旋转头40旋转时，导引部686使推动部684向固定销680a移动。推动部684沿预定方向从中央部682伸出，导引部686从中央部682伸出并与推动部684成钝角。推动部684和导引部686均呈杆状。
当旋转头40旋转时，作用在导引部686上的离心力大于作用在推动部684上的离心力。导引部686比推动部684重。当从上方观察时，导引部686可以比推动部684宽。导引部686的自由端可以比推动部684宽。
接触维持件680被设置成使得推动部684指向可动杆620并且使导引部686远离可动杆620。相对于固定销680a，推动部684设置在与凸轮720反向的位置。导引部686和可动杆620之间的距离沿远离主体300中央的方向而增加。
图14显示根据本发明实施例的接触维持件680的示例性操作。当旋转头40不旋转时，没有力施加在推动部684上。当因凸轮720的旋转而使可动杆620远离主体300的中央移动时，固定销680a沿远离主体300中央的方向推动推动部684，这样，推动部684转动而不会阻碍可动杆620的移动。此时，由于固定在主体300上的阻挡件687在相对于导引部686与可动杆620反向的位置处，因此导引部686不会旋转到超过预定角度。当夹持销500在支撑位置并且旋转头40旋转时，由于离心力作用在导引部686上，因此导引部686向可动杆620转动。由于推动部684固定在导引部686上，使推动部684随着导引部686转动。即，推动部684沿着与离心力相反的方向朝固定销680a转动。这样，推动部684可以将固定销680a推向主体300的中央。因此，在旋转头40旋转时，可以使夹持销500与置于旋转头40上的基材(W)的边缘保持接触。
由于当旋转头40旋转时，通过离心力将接触维持件680的固定销680a推向主体300的中央，所以不需要额外的驱动单元来驱动接触维持件680，因此接触维持件680可以具有简单的结构。可选择地，可以使用额外的驱动单元来旋转接触维持件680，从而当旋转头40旋转时，将可动杆620推向主体300的中央。
由于先前处理的原因，基材(W)的直径可能会发生变化。例如，如果在先前处理中对基材(W)进行热处理，那么基材(W)的直径可能会由于热膨胀而变化。为此，可以使用距离调节装置660来调节夹持销500的支撑位置。距离调节装置660包括调节块662和固定件664。调节块662包括狭缝状穿孔。穿孔的长度方向与可动杆620的移动方向平行。固定件664用于将调节块662固定在主体300上。每个固定件664均包括头部664a和从头部664a延伸出来的插入部664b。头部664a大于穿孔的宽度。插入部664b插入并穿过穿孔，并与在主体300上形成的螺旋槽(图未示)相配合。通过将插入部664b插入主体300内可以使头部664a压在调节块662上。按此方式，调节块662可以固定在主体300上。固定件664的数量可以是两个。阻挡件666设置在可动杆620上。调节块662设置在阻挡件666和凸轮720之间。当通过夹持销返回单元780的弹力使可动杆620向主体300的中央移动时，阻挡件666与调节块662的端部相接触，从而可以限制可动杆620的移动。
可以通过以下方式来调节夹持销500的支撑位置。首先，松开固定件664，从而消除通过固定件664的头部664a施加在调节块662上的压力。其次，将调节块662移动到所需的位置。如果调节块662沿主体300的径向朝远离主体300中央的方向移动，那么夹持销500的支撑位置也朝远离主体300中央的方向移动。另一方面，如果调节块662沿主体300的径向朝主体300的中央移动，那么夹持销500的支撑位置也朝主体300的中央移动。然后，紧固固定件664，从而将调节块662固定在主体300上。图15是显示根据本发明实施例如何通过移动调节块662来改变夹持销500的支撑位置的视图。在图15中，用实线来表示调节块662移动之前的各部件。用虚线来表示调节块662移动之后的被移动的各部件。
根据本发明，当用夹持销支撑基材时，所有的夹持销均能稳定地与基材的边缘接触。因此，基材可以被稳定地支撑着，并防止在某些夹持销上发生应力集中的现象。
此外，根据本发明，即使在基材高速旋转时，夹持销也可以稳定地保持在支撑位置并与基材的边缘接触。
此外，根据本发明，虽然旋转头的上板由于热变形而膨胀，但是与夹持销连接的下板不会膨胀。
上述公开的主题被认为是说明性的，而不是限制性的，所附权利要求意图覆盖落入本发明真实精神和范围的所有修改、增加以及其他实施例。因此，在法律允许的最大程度上，本发明的范围由所附权利要求和其等同物的最宽可允许的解释来决定，并不受前述详细说明的约束或限制。

Claims (33)

1.一种支撑基材的旋转头，其包括：
主体；
设置在所述主体上并从所述主体向上伸出的夹持销；以及
夹持销移动单元，其被设置成用于在支撑位置和非支撑位置之间移动所述夹持销，从而通过将所述夹持销移动到所述支撑位置而支撑置于所述旋转头上的基材的边缘，以及通过将所述夹持销移动到比所述支撑位置更远离所述主体中央的所述非支撑位置而将基材放置在所述主体上；
其中，所述夹持销移动单元包括：
固定在所述夹持销上的可动杆；
可转动的凸轮，其包括在它外表面上的凸部，用于将所述夹持销从所述支撑位置移动到所述非支撑位置；以及
夹持销返回单元，用于向所述可动杆施加力，从而使所述夹持销从所述非支撑位置移动到所述支撑位置。
2.根据权利要求1所述的旋转头，其中，每个夹持销返回单元包括弹性元件，所述弹性元件包括固定在所述可动杆上的一端和固定在所述主体上的另一端，用于对所述可动杆施加弹力。
3.根据权利要求2所述的旋转头，其中，在所述可动杆上设有第一挂钩，并且所述弹性元件的一端固定在所述第一挂钩上；
在比所述第一挂钩更接近所述主体中央的所述主体的位置处设有第二挂钩，并且所述弹性元件的另一端固定在所述第二挂钩上；以及
当所述夹持销处在所述非支撑位置时，所述弹性元件被拉伸。
4.根据权利要求1所述的旋转头，其中，每个夹持销返回单元包括用于对所述可动杆施加磁力的磁性元件，所述磁性元件包括固定在所述可动杆上的第一磁体和固定在所述主体上的第二磁体。
5.根据权利要求1所述的旋转头，其中，所述夹持销移动单元还包括接触维持件，所述接触维持件被配置成当所述夹持销在所述支撑位置时将所述可动杆推向所述主体的中央并移动到预定位置，从而当所述夹持销从所述支撑位置移动到所述非支撑位置时不会阻碍所述可动杆的移动。
6.根据权利要求5所述的旋转头，其中，所述接触维持件被配置成当所述旋转头旋转时沿与离心力方向相反的方向推动所述可动杆。
7.根据权利要求5所述的旋转头，其中，每个接触维持件包括：
固定在所述可动杆上并从所述可动杆伸出的固定销；以及
维持杆，其包括与所述主体可转动连接的中央部、用于推动所述固定销并从所述中央部向所述可动杆延伸的推动部以及沿着远离所述可动杆的方向从所述中央部向所述主体外侧延伸的导引部。
8.根据权利要求7所述的旋转头，其中，所述导引部比所述推动部重。
9.根据权利要求8所述的旋转头，其中，所述导引部和所述推动部成钝角。
10.根据权利要求7所述的旋转头，其中，在所述主体上设有阻挡件，用于限制所述维持杆的导引部在与所述维持杆推动所述固定销的方向相反方向上的转动范围。
11.根据权利要求1所述的旋转头，还包括用于调节所述支撑位置的距离调节装置，
其中，所述距离调节装置包括：
调节块，它包括沿从上到下的方向穿过所述调节块的中央部形成的狭缝状穿孔；以及
固定件，它通过所述调节块的穿孔与所述主体连接并用于将所述调节块固定在所述主体上，
其中，在所述可动杆上设有阻挡件，所述阻挡件与所述调节块接触，从而限制所述可动杆的移动。
12.根据权利要求1所述的旋转头，其中，所述夹持销移动单元还包括：
用于使所述凸轮沿第一旋转方向转动的凸轮驱动单元；以及
用于向所述凸轮施加恢复力使所述凸轮沿与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向转动的凸轮返回单元，
其中，通过使用所述凸轮驱动单元转动所述凸轮，使所述夹持销从所述支撑位置移动到所述非支撑位置，以及通过使用所述凸轮返回单元转动所述凸轮，使所述夹持销从所述非支撑位置移动到所述支撑位置。
13.根据权利要求12所述的旋转头，其中，所述凸轮驱动单元包括摆动气缸，所述凸轮返回单元包括弹簧。
14.根据权利要求1所述的旋转头，其中，所述夹持销移动单元还包括设置在所述可动杆的端部并与所述凸轮接触的滚珠。
15.根据权利要求1所述的旋转头，还包括用于支撑基材背部的固定在所述主体上并从所述主体向上伸出的支撑销。
16.根据权利要求1所述的旋转头，其中，所述主体包括：
上板；
用于安装所述夹持销移动单元的下板；以及
用于连接所述上板和所述下板的加压部，
其中，所述下板包括狭缝槽，所述加压部包括插入部和头部，所述插入部插在所述狭缝槽内并通过螺钉与所述上板连接，所述头部从所述插入部延伸出来并在所述插入部连接到所述上板时将所述下板压向所述上板。
17.根据权利要求16所述的旋转头，其中，所述上板由比所述下板更耐腐蚀的材料制成，以及
所述下板由热变形比所述上板更小的材料制成。
18.根据权利要求16所述的旋转头，其中，所述上板由聚氯乙烯制成，所述下板由铝制成。
19.一种支撑基材的旋转头，其包括：
可转动主体；
设置在所述主体上并从所述主体向上伸出的夹持销；以及
用于移动所述夹持销的夹持销移动单元，
其中，所述夹持销移动单元包括：
固定在所述夹持销上的可动杆；
用于沿所述主体的径向直线移动所述可动杆的直线移动装置；以及
用于在所述主体旋转时将所述可动杆推向所述主体中央的接触维持件。
20.根据权利要求19所述的旋转头，其中，所述接触维持件被配置成沿着与在所述主体旋转时产生的离心力方向相反的方向推动所述可动杆。
21.根据权利要求19所述的旋转头，其中，每个接触维持件包括：
设置在所述可动杆上的固定销；以及
维持杆，其包括与所述主体可转动连接的中央部、用于推动所述固定销并从所述中央部向所述可动杆延伸的推动部以及沿着远离所述可动杆的方向从所述中央部向所述主体外侧延伸的导引部。
22.根据权利要求21所述的旋转头，其中，所述导引部比所述推动部重。
23.根据权利要求22所述的旋转头，其中，所述导引部和所述推动部成钝角。
24.根据权利要求21所述的旋转头，其中，所述夹持销移动单元包括：
凸轮，其包括在它外表面上的凸部，用于在所述主体旋转时使所述夹持销远离所述主体的中央移动；以及
夹持销返回单元，用于对所述可动杆施加力，从而使所述夹持销向所述主体的中央移动。
25.根据权利要求24所述的旋转头，其中，每个夹持销返回单元包括弹性元件，所述弹性元件包括固定在可动杆上的一端和固定在所述主体上的另一端，用于对所述可动杆施加弹力。
26.一种支撑基材的旋转头，其包括：
主体；
设置在所述主体上并从所述主体向上伸出的夹持销；以及
用于移动所述夹持销的夹持销移动单元，
其中，所述主体包括：
上板；
用于安装所述夹持销移动单元的下板；以及
用于连接所述上板和所述下板的加压部，
其中，所述下板包括狭缝槽，所述加压部包括插入部和头部，所述插入部插在所述狭缝槽内并固定在所述上板上，所述头部从所述插入部延伸出来并将所述上板压向所述下板。
27.根据权利要求26所述的旋转头，其中，所述下板包括热变形比所述上板更小的材料，所述上板包括比所述下板更耐腐蚀的材料。
28.根据权利要求26所述的旋转头，其中，所述上板由包含聚氯乙烯的材料制成，所述下板由包含铝的材料制成。
29.一种支撑基材的旋转头，其包括：
主体；
设置在所述主体上并从所述主体向上伸出的夹持销；以及
用于沿所述主体的径向直线移动所述夹持销的夹持销移动单元，
其中，所述夹持销移动单元包括夹持销返回单元，所述夹持销返回单元能够借助恢复力使所述夹持销向所述主体的中央移动。
30.根据权利要求29所述的旋转头，其中，所述夹持销移动单元还包括直线移动装置，所述直线移动装置能够通过凸轮的旋转使所述夹持销远离所述主体的中央移动。
31.根据权利要求29所述的旋转头，其中，所述夹持销移动单元还包括接触维持件，所述接触维持件被配置成在所述主体旋转时将所述夹持销推向所述主体的中央，从而防止所述夹持销在离心力的作用下远离所述主体的中央移动。
32.根据权利要求31所述的旋转头，其中，所述接触维持件被配置成沿着与所述离心力方向相反的方向推动所述夹持销。
33.根据权利要求31所述的旋转头，其中，所述夹持销移动单元还包括固定在所述夹持销上并可沿所述主体的径向移动的可动杆，
其中，每个接触维持件包括：
设置在所述可动杆上的固定销；以及
维持杆，其包括与所述主体可转动连接的中央部、用于推动所述固定销并从所述中央部向所述可动杆延伸的推动部以及沿着远离所述可动杆的方向从所述中央部向所述主体外侧延伸的导引部。
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