CN101587851A - 一种用于夹持盘状物的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于夹持盘状物的装置，该装置包括：旋转轴以及与可在旋转轴上旋转，用于固定盘状物的卡盘主体；卡盘主体为至少三个径向分布的辐条状支撑体或为圆盘，其下面设置有卡盘主体挡块，卡盘主体挡块上安装有弹簧；卡盘主体的边缘设置有至少三个夹持元件，用于卡紧盘状物，夹持元件底端设置有夹持元件挡块，夹持元件挡块可插入所述弹簧，挤压弹簧，直至触碰所述卡盘主体挡块；卡盘主体下与每个夹持元件相对位置均设置有驱动部件，用于通过推动或吸引使夹持元件旋转，从而放松或夹紧盘状物。本发明装置结构简单易实现，不易对盘状物造成破坏。

Description

一种用于夹持盘状物的装置
技术领域
本发明涉及半导体晶片工艺技术领域，具体涉及一种用于夹持盘状物的装置。
背景技术
晶片卡盘在领域内应用最多的是销夹盘、伯努利吸盘等。在申请号为US5513668和US4903717的美国专利中公开了一种利用伯努利原理将晶片固定的卡盘，利用伯努利原理在卡盘和晶片之间形成一层气垫，利用气垫来保持晶片，通过分布在晶片圆周的夹持元件来实现径向定位。这种结构很好的减少了晶片与卡盘的接触，从而减少了对晶片的损坏。但是结构比较复杂，不容易实现，并且由于气体从轴中间通过，很容易将管路中产生的颗粒带到晶片表面。在专利US6167893中公开了一种利用作用在夹持元件上的离心力来将晶片卡紧，这种结构比较简单，但是夹持元件容易在晶片上产生弯矩从而容易造成对晶片的破坏，而且夹持元件与晶片接触面积比较大，很容易造成清洗药液的不均匀分布，从而影响清洗效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、易实现、夹持元件与盘状物接触面积小，不会对盘状物造成破坏的用于夹持盘状物的装置，以克服现有技术存在的缺陷。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于夹持盘状物的装置，该装置包括：旋转轴以及可在所述旋转轴带动下旋转的卡盘主体，所述卡盘主体底面设置有卡盘主体挡块，所述卡盘主体挡块上设置有弹簧；所述卡盘主体的边缘设置有至少三个夹持元件，用于卡紧所述盘状物，所述夹持元件可以其与所述卡盘主体的连接点为旋转中心，在竖直平面旋转，所述夹持元件底端设置有夹持元件挡块，所述夹持元件挡块可插入所述弹簧，挤压弹簧，直至触碰所述卡盘主体挡块；所述卡盘主体下，与每个所述夹持元件相对的位置均设置有驱动部件，用于通过推动或吸引，使所述夹持元件沿所述旋转中心旋转。
其中，所述卡盘主体上设置有至少三个盘状物支撑，用于轴向定位所述盘状物。
其中，所述卡盘主体为以所述旋转轴与卡盘主体的固定点为中心，至少三个径向分布的辐条状支撑体，也可以为以所述固定点为圆心的圆盘。
其中，所述夹持元件顶端设置有凹槽，用于夹紧所述盘状物。
其中，所述驱动部件为气缸或电磁铁，当驱动部件为电磁铁时，所述夹持元件为铁磁性材料。
其中，所述卡盘主体的边缘设置有限位结构，用于使所述夹持元件停止旋转。
本发明还提供另一种用于夹持盘状物的装置，该装置包括：旋转轴以及可在所述旋转轴带动下旋转的卡盘主体，所述卡盘主体的边缘设置有至少三个夹持元件，用于卡紧所述盘状物，所述夹持元件可以其与所述卡盘主体的连接点为旋转中心，在水平平面旋转；所述卡盘主体下，与每个所述夹持元件相对的位置均设置有驱动部件，用于通过推动或吸引，使所述夹持元件旋转。
其中，所述卡盘主体上设置有至少三个盘状物支撑，用于轴向定位所述盘状物。
其中，所述卡盘主体为以所述旋转轴与卡盘主体的固定点为中心，至少三个径向分布的辐条状支撑体，也可以为以所述固定点为圆心的圆盘。
其中，所述驱动部件为气缸或电磁铁，当驱动部件为电磁铁，所述夹持元件为铁磁性材料。
其中，所述卡盘主体的边缘设置有限位结构，用于使所述夹持元件停止旋转。
有益效果：
1、通过弹簧的压缩力或是夹持元件在高速旋转下产生的离心力将盘状物卡紧，结构简单，容易实现；
2、限位机构的设置保证每次夹持盘状物具有相同的夹紧力，避免了夹紧力过小造成盘状物夹持不紧，或者夹紧力过大造成对盘状物的破坏。
附图说明
图1为本发明用于夹持盘状物的装置结构示意图；
图2为辐条状卡盘主体结构示意图；
图3为圆盘状卡盘主体结构示意图；
图4为本发明一种夹持盘状物的装置的夹持元件完全打开时的局部结构示意图；
图5为本发明一种夹持盘状物的装置的夹持元件锁紧盘状物时的结构示意图；
图6为本发明一种夹持盘状物的装置的夹持元件锁紧盘状物时的局部结构示意图；
图7为本发明另一种夹持盘状物的装置结构示意图；
图8为本发明另一种夹持盘状物的装置的夹持元件放松盘状物时的俯视图；
图9为本发明另一种夹持盘状物的装置的夹持元件锁紧盘状物时的俯视图；
图10为本发明另一种夹持盘状物的装置的夹持元件完全打开时的局部结构示意图；
图11为本发明另一种夹持盘状物的装置的夹持元件锁紧盘状物时的结构示意图；
图12为本发明另一种夹持盘状物的装置的夹持元件锁紧盘状物的局部结构示意图。
图中：1、旋转轴；2、卡盘主体；3、夹持元件；4、弹簧；5、驱动部件；6、盘状物支撑；7、夹持元件挡块；8、卡盘主体挡块；w、晶片；F、离心力；S、夹持元件中心与G之间的距离；S1、卡盘主体限位面；S2、夹持元件第一限位面；S3、夹持元件第二限位面；S4、卡盘主体限位面。
具体实施方式
本发明提出的用于夹持盘状物的装置，结合附图和实施例详细说明如下。
本发明装置所夹持的盘状物如半导体晶片、光盘或是平板显示器等。如图1所示，该装置包括：旋转轴1以及与可跟随旋转轴1旋转，用于固定盘状物的卡盘主体2，卡盘主体2为如图2所示的以旋转轴1与卡盘主体2的固定点为中心，至少三个径向分布的辐条状支撑体，这样就为盘状物背面的工艺提供了可能，卡盘主体2也可以是如图3所示的以固定点为圆心的圆盘；卡盘主体2下面设置有卡盘主体挡块8，卡盘主体挡块8上设置有弹簧4，通过弹簧4的弹力锁紧盘状物；卡盘主体2的边缘设置有至少三个夹持元件3，用于卡紧盘状物，夹持元件3可以与卡盘主体2的连接点G为旋转中心，在竖直平面摆动，夹持元件3底端设置有夹持元件挡块7，夹持元件挡块7可插入弹簧4，挤压弹簧4，直至触碰卡盘主体挡块8；卡盘主体2下面，与每个夹持元件3相对的位置均设置有驱动部件5，该驱动部件5为气缸或电磁铁，气缸或者电磁铁数量与夹持元件数目一致，通过气缸活塞杆伸缩推动或者电磁铁吸引，使夹持元件3旋转，紧压弹簧4，打开夹持元件3，放开盘状物，通过使气缸活塞杆反向运动或者对电磁铁断电，夹持元件3在弹簧4的作用下绕旋转中心G反向旋转，夹紧盘状物。
其中，卡盘主体2上设置有至少三个盘状物支撑6，用于轴向定位盘状物，夹持元件3顶端设置为凹槽结构或非凹槽结构，用于夹紧盘状物。若驱动部件5为电磁铁，则夹持元件3为铁磁性材料。
其中，卡盘主体2边缘设置有限位结构，用于使旋转的夹持元件3卡停在卡盘主体2的限位面，保证每次夹持盘状物具有相同的夹紧力，防止夹紧力过小造成对盘状物的夹持不紧或夹紧力过大造成对盘状物的破坏。
使用本发明的用于夹持盘状物的装置夹持半导体晶片时，其工艺过程如下：
如果驱动部件5为气缸，通气使其活塞杆收缩，推动夹持元件3克服压缩弹簧4的弹力，绕其旋转中心G旋转，直到夹持元件挡块7与卡盘主体挡块8接触，夹持元件3停止旋转，此时夹持元件3完全打开，如图4所示；如果驱动部件5为电磁铁，夹持元件3为铁磁性材料，对电磁铁通电吸引夹持元件3克服压缩弹簧4的弹力，绕其旋转中心G旋转，直到夹持元件挡块7与卡盘主体挡块8接触，夹持元件3停止旋转，此时夹持元件3完全打开，为装卸晶片提供了可能，如图4所示。
夹持元件3完全打开后，通过机械手将晶片W放到卡盘主体上，通过至少三个盘状物支撑6来轴向定位晶片，如图5所示。
如果驱动部件5为气缸，通气使其活塞杆伸长，夹持元件3在压缩弹簧4的弹力作用下，绕其旋转中心G反向旋转，直到夹持元件3接触卡盘主体2的限位结构，则夹持元件3停止在卡盘主体限位面S1，这时夹持元件3完全锁紧晶片，此时继续伸长活塞杆，保证卡盘主体2旋转时不会与夹持元件3干涉，为高速旋转晶片进行工艺提供了可能，如图6所示；如果驱动部件5为电磁铁，对电磁铁断电，夹持元件3在压缩弹簧4的弹力作用下，绕其旋转中心G反向旋转，直到夹持元件3接触卡盘主体2的限位结构，停在卡盘主体限位面S1，这时夹持元件3完全锁紧晶片，保证卡盘主体2旋转时电磁铁不会与夹持元件3干涉，为高速旋转晶片提供了可能，同样如图6所示。
本发明提供的另一种用于夹持盘状物的装置，如图7所示，该装置包括：旋转轴1以及可跟随旋转轴1旋转，并用于固定盘状物的卡盘主体2，卡盘主体2为如图2所示的以旋转轴1与卡盘主体2的固定点为中心，至少三个径向分布的辐条状支撑体，这样就为盘状物背面的工艺提供了可能；卡盘主体2也可以是如图3所示的以固定点为圆心的圆盘；卡盘主体2的边缘设置有至少三个夹持元件3，用于卡紧盘状物，夹持元件3可以与卡盘主体2的连接点G为旋转中心，在水平平面旋转；卡盘主体2下，与每个夹持元件3相对的位置均设置有驱动部件5，该驱动部件5为气缸或电磁铁，其数量与夹持元件3的数量相同，通过气缸活塞杆伸缩推动或者电磁铁吸引，使夹持元件3旋转，通过在旋转过程中夹持元件3上产生的离心力来锁紧盘状物，如图8所示，为夹持元件3放松盘状物时的俯视图；如图9所示，为夹持元件3旋转时，夹持元件3锁紧盘状物时的俯视图。
其中，卡盘主体2上设置有至少三个盘状物支撑6，用于轴向定位盘状物。若驱动部件5为电磁铁，则夹持元件3为铁磁性材料。
其中，卡盘主体2设置有限位结构，用于使旋转的夹持元件3停在限位面，保证每次夹持盘状物具有相同的夹紧力，防止夹紧力过小造成对盘状物的夹持不紧或夹紧力过大造成对盘状物的破坏。夹持元件3在离心力F的作用下沿旋转中心G旋转，夹持元件第二限位面S3与卡盘主体限位面S4接触，这时，夹持元件3完全锁紧盘状物。如图12所示。当旋转停止，驱动电磁铁或气缸，带动夹持元件沿G反向旋转，夹持元件第一限位面S2与卡盘主体限位面S4接触，这时，夹持元件3完全打开。如图10所示。
使用本发明的此种装置夹持半导体晶片时，其工艺过程如下：
如果驱动部件5为气缸，通气使其活塞杆收缩，推动夹持元件3沿其旋转中心G旋转，直到夹持元件3的第一限位结构S2停在卡盘主体限位面S4，这时夹持元件3完全打开，为装卸晶片提供了可能，如图10所示；如果驱动部件5为电磁铁，对电磁铁通电，吸引夹持元件3沿其旋转中心G旋转，直到夹持元件3的第一限位面S2停在卡盘主体限位面S4，这时夹持元件3完全打开，为装卸晶片提供了可能，同样如图10所示。
当夹持元件3完全打开后，通过机械手将晶片W放到卡盘上，通过至少三个盘状物支撑6来轴向定位晶片，如图11所示。
如果驱动部件5为气缸，通气使其活塞杆伸长，旋转卡盘主体2，由于卡盘主体2的重心和旋转中心G保持一定距离S，在旋转过程中，会产生离心力F，在F的作用下，夹持元件3会沿其旋转中心G旋转，直到夹持元件3的第二限位面S3停在卡盘主体限位面S4，这时夹持元件3完全把晶片锁住，如图12所示；如果驱动部件5为电磁铁，对电磁铁断电，保证夹持元件3在离心力F作用下能够沿其旋转中心G旋转，从而将晶片锁住，如图12所示。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (11)

1、一种用于夹持盘状物的装置，该装置包括：旋转轴(1)以及可在所述旋转轴(1)带动下旋转的卡盘主体(2)，其特征在于，
所述卡盘主体(2)底面设置有卡盘主体挡块(8)，所述卡盘主体挡块(8)上设置有弹簧(4)；
所述卡盘主体(2)的边缘设置有至少三个夹持元件(3)，用于卡紧所述盘状物，所述夹持元件(3)可以其与所述卡盘主体(2)的连接点为旋转中心，在竖直平面旋转，所述夹持元件(3)底端设置有夹持元件挡块(7)，所述夹持元件挡块(7)可插入所述弹簧(4)，挤压弹簧(4)，直至触碰所述卡盘主体挡块(8)；
所述卡盘主体(2)下，与每个所述夹持元件(3)相对的位置均设置有驱动部件(5)，用于通过推动或吸引，使所述夹持元件(3)沿所述旋转中心旋转。
2、如权利要求1所述的用于夹持盘状物的装置，其特征在于，所述卡盘主体(2)上设置有至少三个盘状物支撑(6)，用于轴向定位所述盘状物。
3、如权利要求1或2所述的用于夹持盘状物的装置，其特征在于，所述卡盘主体(2)为以所述旋转轴(1)与卡盘主体(2)的固定点为中心，至少三个径向分布的辐条状支撑体，也可以为以所述固定点为圆心的圆盘。
4、如权利要求1所述的用于夹持盘状物的装置，其特征在于，所述夹持元件(3)顶端设置有凹槽，用于夹紧所述盘状物。
5、如权利要求1所述的用于夹持盘状物的装置，其特征在于，所述驱动部件(5)为气缸或电磁铁，当驱动部件为电磁铁时，所述夹持元件(3)为铁磁性材料。
6、如权利要求1所述的用于夹持盘状物的装置，其特征在于，所述卡盘主体(2)的边缘设置有限位结构，用于使所述夹持元件(3)停止旋转。
7、一种用于夹持盘状物的装置，该装置包括：旋转轴(1)以及可在所述旋转轴(1)带动下旋转的卡盘主体(2)，其特征在于，
所述卡盘主体(2)的边缘设置有至少三个夹持元件(3)，用于卡紧所述盘状物，所述夹持元件(3)可以其与所述卡盘主体(2)的连接点为旋转中心，在水平平面旋转；
所述卡盘主体(2)下，与每个所述夹持元件(3)相对的位置均设置有驱动部件(5)，用于通过推动或吸引，使所述夹持元件(3)旋转。
8、如权利要求7所述的用于夹持盘状物的装置，其特征在于，所述卡盘主体(2)上设置有至少三个盘状物支撑(6)，用于轴向定位所述盘状物。
9、如权利要求7或8所述的用于夹持盘状物的装置，其特征在于，所述卡盘主体(2)为以所述旋转轴(1)与卡盘主体(2)的固定点为中心，至少三个径向分布的辐条状支撑体，也可以为以所述固定点为圆心的圆盘。
10、如权利要求7所述的用于夹持盘状物的装置，其特征在于，所述驱动部件(5)为气缸或电磁铁，当驱动部件(5)为电磁铁，所述夹持元件(3)为铁磁性材料。
11、如权利要求7所述的用于夹持盘状物的装置，其特征在于，所述卡盘主体(2)的边缘设置有限位结构，用于使所述夹持元件(3)停止旋转。
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