CN102714154A

CN102714154A - 可变压力刷/垫

Info

Publication number: CN102714154A
Application number: CN2010800621967A
Authority: CN
Inventors: K·C·米勒
Original assignee: Xyratex Technology Ltd
Current assignee: Seagate Systems UK Ltd
Priority date: 2010-01-26
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2012-10-03
Also published as: TW201200066A; JP2013517941A; US20110182653A1; WO2011093960A2; SG181457A1; WO2011093960A3

Abstract

提供一种用于清理工件的刷。该刷包括具有安装至彼此的第一部分和第二部分的硬质芯体。硬质芯体具有围绕硬质芯体的旋转轴线形成的孔隙。在第一部分和第二部分的对置表面之间形成流体通道。流体通道从形成孔隙的表面径向延伸。第一膜和第二膜安装到第一部分和第二部分的外表面，其中通过引入流体通过流体通道控制第一膜和第二膜的运动。在一个实施例中，膜是带孔的，并且流体是接触工件的清洗液，工件例如要清理的磁盘或半导体基片。

Description

可变压力刷/垫

背景技术

用于半导体和磁盘制造的许多过程在该过程可以开始之前需要工件极其干净。例如在处理之前附着到工件或者在工件上形成的微粒或者污染物最终可以引起工件中的缺陷。当工件是将处理的磁盘时，这些微粒或者污染物可以是疏水性的或者亲水性的，并且可以包括下列层：例如，薄的表面氧化物层；可以由先前的打磨工作引起的划痕、结节、和脊的表面粗糙；由于磨光操作而附着于工件的材料；和来自已经存放工件的环境的松散粘附颗粒。这些微粒或者污染物也可以老化，并因此更稳定并且在处理之前更难去除。然后，清理是这样的过程，其意图在处理之前从工件上大体上去除全部这些微粒或者污染物，例如在处理磁性介质或者半导体工件之前。因此，干净的工件是在处理之前已经大体上去除全部这些微粒或者污染物的工件。

因此，需要用于清理工件的改进技术，例如存在问题的工件和需要在处理之前从工件上大体上去除全部这些微粒或者污染物的工件。此外，这些改进技术必须允许工件的清理很快完成，以便减少用于清理的主要设备的成本。

在这个背景内出现本发明的实施例。

发明内容

宽泛地讲，本发明的实施例通过提供这样的方法和设备满足这些需要，其经配置从而有效地清理工件，尤其是清理磁盘驱动器制造过程的基片。

在一个实施例中，提供用于清理工件的刷。该刷包括具有彼此安装的第一部分和第二部分的硬质芯体。硬质芯体具有围绕硬质芯体的旋转轴线形成的孔隙。在第一部分和第二部分的对置表面之间形成流体通道。流体通道从形成孔隙的表面径向延伸。第一膜和第二膜安装到第一部分和第二部分的外表面，其中通过引入流体通过流体通道控制第一膜和第二膜的运动。在一个实施例中，膜是带孔的，并且流体是接触工件的清洗液，工件例如要清理的磁盘或半导体基片。

在另一个实施例中，提供用于清理工件的清理设备。该设备包括硬质的圆柱芯体，其表面具有多个开口。硬质圆柱芯体可关于轴线旋转，其中在圆柱芯体的内壁内形成流体腔室。刷彼此间隔开，并且从多个开口的每个向外延伸，刷具有与相应开口流体连通的内管。内管由刷材料围绕。在一个实施例中，内管根据由从流体腔室引入的流体提供的压力膨胀并收缩。在另一个实施例中，围绕内管设置柔性膜，并且柔性膜根据由从流体腔室引入的流体提供的压力膨胀和收缩。在任一个实施例中，刷之间的间隙由膨胀和收缩能力调节。

结合附图，本发明的其他方面和优点从下列详细描述中会变得显而易见，其通过示例方式说明本发明的原理。

附图说明

通过结合附图参考下列描述，可以最佳理解本发明及其进一步的优点。

图1是按照本发明的实施例示出用于清理工件的系统的简化示意图。

图2A是根据本发明的一个实施例的支撑结构的示例性图例。

图2B是按照本发明的一个实施例示出具有多个可变刷/垫的清理设备的简化示意图。

图3A是按照本发明的一个实施例示出可变压力刷/垫的简化示意图。

图3B是按照本发明的一个实施例示出去除外层的可变压力刷的简化示意图。

图3C是根据本发明的一个实施例示出为了示出刷的硬质芯体而去除刷部分和下层柔性膜的简化示意图。

图4是按照本发明的一个实施例示出硬质芯体的横截面视图的简化示意图。

图5A是按照本发明的一个实施例示出用于可变压力刷/垫的替换的硬质芯体的简化示意图。

图5B是示出图5A的硬质芯体的横截面视图的简化示意图。

图6A是按照本发明的一个实施例示出用于单个盘的清理系统的简化示意图。

图6B是示出用于图6A的单个盘的清理系统的侧视图的简化示意图。

图7A是示出用于可变压力刷/垫清理系统的替换实施例的简化示意图。

图7B是图7A的可变压力刷/垫清理系统的横截面图例。

图8是按照本发明的一个实施例示出刷被去除的圆柱芯体的简化示意图。

图9A是按照本发明的一个实施例示出可膨胀刷的简化示意图。

图9B是示出图9A的刷的横截面视图的简化示意图。

具体实施方式

如下所述的实施例涉及用于清理工件的设备。在一个实施例中，设备可以用于清理存储数据的磁盘。应该理解，实施例不限制于清理磁盘，因为任何半导体电路装置、平板显示器、或者其他基片可以由这里所述的实施例支持用于清理。如这里所使用的术语“工件”可以涉及要处理的任何基片。此外，术语磁盘和盘可互换使用，并且也可以指任何这种基片或者工件。

该实施例提供用于清理工件的刷/垫。刷/垫包括柔性膜，其能够膨胀和收缩，从而更改刷/垫表面对工件表面施加的压力量。此外，不同尺寸的工件可以通过如下所述的实施例同时清理。术语刷和垫可互换使用，并且实施例不是意图限制为刷或垫。此外，可以采用具有用于清理半导体基片的半导体工艺的实施例，其中半导体基片包括磁盘。

图1是按照本发明的实施例示出用于清理工件的系统的简化示意图。系统80包括支撑结构100，用于支撑多个磁盘106。支撑结构100能够沿着柱子82a和82b竖直移动。支撑结构100由在其下方设置的空气气缸92驱动。支撑结构100可以支持盘106。在一个实施例中，支撑结构100经配置从而从座90取走并放回盘106。如下面将更详细解释的，可变压力垫130有效清理磁盘106。按照一个实施例，可变压力垫130围绕转轴120设置，并且由转轴120驱动。应该理解，系统80是示例性的系统，并且不是意图限制，因为可变压力刷和垫可以与在其中工件将清理的任何适合的系统一起使用。

图2A是根据本发明的一个实施例的支撑结构100的示例性图例。支撑结构100包括框架104a和框架104b、以及在框架104a和104b的对置表面之间设置的辊组件102a、102b、和102c。可去除紧固件能够用于在框架104a和104b的对置表面之间固定辊组件102a、102b和103c。在一个实施例中，可去除紧固件是机器螺钉，而其他实施例采用其他已知的类型紧固件。辊组件102a和102b竖直支撑盘106，而辊组件102c水平支撑盘106。在一些实施例中，可移动的第四辊组件（未示出）用于在清理操作期间将盘102保持在适当位置。可移动的第四辊组件能够被固定到框架104a和104b，或者作为部分单独组件。

尽管用盘106说明，但是辊组件经配置从而容纳许多盘，其通过在辊组件102a和辊组件102b之间移动的自动载体被放入支撑结构100中。辊组件102a和辊组件102b之间的距离定义了图1的支撑座的宽度。辊组件102a和102b的特征使得支撑座能够容纳大直径盘，而在其他构造中使得能够容纳较小直径的盘。注意，图1B所示的支撑结构100的相对尺寸不是意图限制。支撑结构100能够被更改，以便容纳更多或更少的盘。在美国专利申请No.12/359173中可以找到支撑结构的更多细节，其全部内容通过引用合并于此。

图2B是按照本发明的一个实施例示出具有多个可变压力刷/垫的清理设备的简化示意图。在一个实施例中，图2A的支撑结构可以结合图2B的清理设备使用。在一个实施例中，图2B的设备是螺旋清洁器，其通过去除附着的颗粒物质来整理盘的表面。在另一个实施例中，刷/垫130是单独的刷/垫，其设置在转轴120的上方，并且根据通过转轴传送到每个刷/垫的流体压力，可调节邻近刷/垫之间的间隙。应该理解，可以包括图6A中所示的端支座，以便在转轴上的固定区域内包含刷/垫。如下所述，刷/垫130可以具有硬质芯体，在芯体上设置柔性膜和刷材料。根据通过将流体引入芯体表面和柔性膜的表面之间产生的压力，能够使这个柔性膜从芯体膨胀并收缩到芯体。对于替换的实施例，关于这里所述的具有螺旋清洁器的可变压力刷/垫的使用，参看美国专利申请No.11/862170，以便了解螺旋清洁器和用于将流体传送到可变压力刷/垫的转轴的结构上的进一步细节。美国专利申请No.11/862170的内容通过引用合并于此。

参考图2A和2B，支撑结构100的辊组件102允许盘旋转，因此盘的整个表面能够暴露于清理设备。另外，各个辊的V型凹槽促使盘的间隔均匀，并且最小化与盘106的接触。应该注意，支撑结构能够由机器人移动到处理工具上的适当位置中，以便最小化人员接触和可能的污染点。各个刷/垫可以如下所述划分开。此外，在刷/垫130的表面上可以形成凹槽101，无论刷/垫是否划分。应该理解，在刷/垫130被划分的地方，凹槽101可以与区间或者区段之间的间隔距离相符。

图3A是按照本发明的一个实施例示出可变压力刷/垫130的简化示意图。刷130是圆形刷，其中许多单独的刷136a到136f限定在相应区间上。刷130包括硬质芯体138，其形成中央孔隙134。按照一个实施例，孔隙134可以可滑动安装在转轴上。如上所述，该转轴可以将流体提供到许多流体通道132。流体会被分配进入各区间136a到136f，以便变化间隙，并因此变化相应刷130之间的压力。本领域技术人员会理解，尽管示出六个区间在刷/垫上，但是在替换实施例中可以包括更多或更少的区间。

图3B是按照本发明的一个实施例示出去除一部分刷的外层的可变压力刷的简化示意图。为了示出的目的，刷/垫130使得刷130的外层135从一部分刷/垫130的表面去除。在外层135材料下面是柔性膜140，该外层材料可以是例如聚乙烯醇（PVA）的刷材料。在一个实施例中，柔性膜140包括多个孔142。也就是说，在一个实施例中，柔性膜140可以是带孔的。应该理解，在另一个实施例中，柔性膜140可以是无孔的。在柔性膜140是带孔的情况下，流体用于收缩和膨胀柔性膜140，并因此刷130也可以用于将流体传送到工件。本领域技术人员会理解，可以采用任何通常使用的用于半导体基片的清理材料作为流体。在一个实施例中，柔性膜140结合至硬质芯体138的相反表面。硬质芯体138包括流体通道132，用于将流体引入通过柔性膜140形成的内区或腔，因为柔性膜140覆盖硬质芯体138的相反表面。柔性膜140由这样的材料组成，其能够根据流体引入由柔性膜封闭的区域而膨胀和收缩。柔性膜材料包括橡胶、聚氯乙烯（PVC）、三元乙丙橡胶（EPDM）、和高密度聚乙烯（HDPE）。

图3C是根据本发明的一个实施例示出为了示出刷的硬质芯体去除刷部分和下层柔性膜的简化示意图。刷130包括硬质芯体138。硬质芯体138具有升高的延伸部分154，该延伸部分向硬质芯体138的外缘156径向向外延伸。在硬质芯体138内有多个开口152。当两个硬质芯体138背对背组装时，流体通道132将流体传送到柔性膜和硬质芯体138表面之间形成的间隙。开口152保证在组装的硬质芯体138的相反侧面上的压力均衡。在一个实施例中，硬质芯体138包括两个部分，其以如下进一步所示的背对背构造匹配在一起。在一个实施例中，两个部分匹配在一起形成了流体通道132。也就是说，一部分流体通道形成在硬质芯体138的每个匹配部分中。

图4是按照本发明的一个实施例示出硬质芯体的横截面视图的简化示意图。硬质芯体138被示为一个部分，其按照本发明的一个实施例能够匹配另一个部分。也就是说，图4中所示的部分的镜像附装到所示的部分，以便形成完整的硬质芯体。在硬质芯体138的中心部分形成孔隙134。在硬质芯体138的每个部分上形成流体通道132，并且该通道能够将流体传送进入硬质芯体内形成的区间中。然后，流体能够通过开口152平衡柔性膜上的压力。在图4的图例中，在延伸部分154、内缘155、外缘156之间形成六个区间，然而这不是意图限制。此外，尽管形成六个区间，但是对于刷/垫部分，区间和区间之间不需要存在一对一的对应性。也就是说，在硬质芯体138上可以形成许多区间，但是柔性膜可以是连续的一片或者其他构造，而不是具有与硬质芯体相符的区间。

图5A是按照本发明的一个实施例示出用于可变压力刷/垫的替换的硬质芯体构造的简化示意图。硬质芯体138由两个部分组成，这两个部分以背对背构造匹配在一起，并且硬质芯体138具有中心开口134，其中在形成孔隙134的结构的内表面上形成流体通道132。延伸部分154和外缘156与内缘155一起形成区间160。在这个实施例中，柔性膜设置在硬质芯体138的上面，并且可以结合到内缘155、延伸部分154和外缘156，以便封闭每个区间160。本领域技术人员应当理解，可以独立控制由通过流体通道132引入流体控制的每个区间的压力。也就是说，通过具有多个流体输送管线的转轴，可以独立变化每个区间160的膨胀和收缩，其中每个流体输送管线都通过各自的流体通道132与相应的区间连通。

图5B是示出图5A的硬质芯体的一部分背对背构造的简化示意图。在一个实施例中，图5B中所示的部分硬质芯体150与镜像部分结合，从而使硬质芯体完整。流体输送通道132从孔隙134延伸到延伸部分154、外缘156和内缘155之间形成的腔160。因此，由于流体被从流体通道132引入该腔，柔性膜会膨胀，从而减少邻近刷/垫之间的间隙，从而为清理设备提供可变压力。应该理解，这里所讨论的硬质芯体可以由与流体和清理操作兼容的任何硬质材料组成，例如塑料、金属或者复合材料等等。

图6A是按照本发明的一个实施例示出用于单个磁盘的清理系统的简化示意图。盘106被插入刷130a和130b之间。提供端支座160a和160b，以便容纳刷130a和130b的膨胀。本领域技术人员应当理解，端支座160a和160b可以沿着转轴长度包含多个刷130。端支座160a和160b锚定到各自的位置，以便固定可变压力刷并容纳刷的向外膨胀。在一个实施例中，图6A的刷130a和130b在各自硬质芯体的单侧上设置有柔性膜。

图6B是示出用于图6A的单个磁盘的清理系统的侧视图的简化示意图。端支座160a和160b容纳转轴120上设置的刷130a和130b。盘106被插入刷130a和130b之间。通过这里所述的实施例，通过转轴120被引入刷130a和130b的硬质芯体的流体使得刷130a和130b膨胀，以便在清理设备的每个缝位置向盘106的表面提供可变压力清理。因此，通过这里所述的实施例，在单个工具内可以同时清理不同的盘形状或尺寸。此外，通过这里所述的实施例一组同类盘可以施加大体上同等的压力或者按照需要施加不同的压力。

图7A是示出用于可变压力刷/垫清理系统的替换实施例的简化示意图。清理刷200a和200b具有多个刷延伸部分204，其分别从圆柱形芯体202a和202b延伸。在刷200a和200b之间示出盘106a和106b。刷延伸部分204固定到各自圆柱形芯体202a和202b。通过引导流体通过圆柱形芯体202a和202b并随后进入刷延伸部分204，刷延伸部分204的膜能够收缩和膨胀。用于刷200a和200b的旋转可以是相反方向或者相同方向的。例如，在一个实施例中，刷200a和200b两者可以都在顺时针方向旋转。

图7B是图7A的可变压力刷/垫的横截面图例。示出圆柱芯体202a和202b具有多个贯穿芯体壁的开口。该开口沿着平行的行设置。在一个实施例中，该开口为流体进入管体210提供入口，其中管体210贯穿该开口。管体210提供从圆柱形芯体延伸的流体通路进入刷204。

图8是按照本发明的一个实施例示出具有刷的圆柱形芯体和刷被去除的圆柱芯体的简化示意图。为了清楚的目的，示出圆柱形芯体202a的刷被去除。沿着圆柱形芯体202a的长度形成了多个孔或者开口212。在这个图例中，沿着具有固定间隔的大体上平行的行形成多个开口。这个构造是示例性的，而不是意图限制，因为本领域技术人员应当理解，这里所述的实施例可以拥有任何适合的孔的设置。示出刷200b，其中刷204从圆柱形芯体延伸。如图8所示，管体210贯穿圆柱形芯体的壁，从而通达圆柱形芯体的内表面。因此，输送到圆柱形芯体的内部芯体表面的流体会穿过管体210到各自的刷。流到刷204的流体的压力和体积会决定刷组件的膨胀的量，以便控制其中存在盘106a或者106b的间隙。

图9A是按照本发明的一个实施例示出可膨胀刷的简化示意图。刷204具有沿着刷的长度延伸的管体210。如图8所示，管体210的一端被插入圆柱形芯体的孔中，而另一端封盖。在管体210上设置刷214。刷214可以是用于清理磁盘、半导体基片等等的任何适合的刷材料。在一个实施例中，沿着刷214的长度形成凹槽216。随着盘或者工件正在清理，凹槽216使得颗粒能够通过凹槽被去除。在一个实施例中，凹槽216的形状是V型，然而该形状不限制于V型凹槽，因为任何凹入凹槽都会适合于这里所述的实施例。

图9B是按照本发明的一个实施例示出刷的横截面视图的简化示意图。管体210沿着刷204的长度延伸。管体210的壁形成贯穿该管体壁的多个开口220。刷材料214围绕管体210设置。在一个实施例中管体210由柔性膜组成。在另一个实施例中，管体210由硬质材料组成。管体210是硬质材料时，刷214可以包括柔性膜，根据来自从管体210输送通过开口220到达在刷材料214和管体210的外表面之间设置的柔性膜的流体的压力大小，该柔性膜会收缩和膨胀。因此，柔性膜的膨胀会使得刷膨胀。

尽管为了清楚理解的目的，已经相当详细地描述本发明，但是显然的是，在权利要求的保护范围内可以实行某些变化和修改。因此，本实施例将被认为是说明性的，而不是限制性的，并且本发明不是限制于这里给出的细节，而是在权利要求的保护范围和等同范围内可以修改。

Claims

1.一种用于清理工件的刷，包含：

硬质芯体；

安装到所述硬质芯体的外表面的第一膜和第二膜；和

安装到所述膜的外表面的刷，其中所述第一膜和第二膜的运动和所述刷的运动通过将流体引入所述膜之间来控制。

2.根据权利要求1所述的刷，其中所述第一膜和第二膜是带孔的，并且在清理期间所述流体接触所述工件。

3.根据权利要求1所述的刷，其中所述第一膜和第二膜具有安装于其的垫材料。

4.根据权利要求1所述的刷，其中所述硬质芯体由安装至彼此的第一部分和第二部分组成，所述硬质芯体具有孔隙和流体通道，所述孔隙围绕所述硬质芯体的旋转轴线形成，并且所述流体通道在所述第一部分和第二部分的对置表面之间形成，所述流体通道从形成所述孔隙的表面径向延伸。

5.根据权利要求4所述的刷，其中所述第一部分和第二部分包括多个延伸部分，所述延伸部分从形成所述孔隙的表面延伸到与所述孔隙同心的外围边缘。

6.根据权利要求5所述的刷，其中在所述多个延伸部分的每个、所述外围边缘和形成所述孔隙的表面之间形成腔。

7.根据权利要求6所述的刷，其中输送到每个所述腔的流体都是能够独立控制的。

8.根据权利要求4所述的刷，所述硬质芯体的所述孔隙设置在转轴上，所述转轴将所述流体输送到所述流体通道。

9.一种用于清理工件的设备，包含：

沿着转轴的长度设置的多个间隔开的清理元件，所述多个间隔开的清理元件每个都具有硬质芯体，所述硬质芯体具有容纳所述转轴的孔隙，所述硬质芯体形成从所述孔隙延伸的流体通道，所述硬质芯体具有径向延伸到所述硬质芯体的外围的柔性膜，其中流体能够进入所述流体通道，从而引起柔性膜的膨胀和收缩。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述转轴包括与所述流体通道对齐的流体输送流道。

11.根据权利要求9所述的设备，进一步包含：

安装到所述转轴的对应末端的第一锚件和第二锚件，所述多个间隔开的清理元件设置在所述第一锚件和第二锚件之间，所述第一锚件和第二锚件的每个都具有所述硬质芯体，所述柔性膜在所述硬质芯体的单侧上延伸。

12.根据权利要求9所述的器体，其中所述柔性膜是带孔的，并且其中所述流体接触所述工件从而清理所述工件。

13.根据权利要求9所述的设备，其中所述柔性膜具有设置于其上的由聚乙烯醇构成的层。

14.根据权利要求9所述的设备，其中所述硬质芯体由多个延伸部分划分开，所述多个延伸部分从形成所述孔隙的表面径向延伸到所述硬质芯体的外缘，并且其中所述柔性膜安装到每个所述延伸部分的表面和所述外缘。

15.根据权利要求9所述的设备，其中所述硬质芯体由第一元件和第二元件形成，并且其中所述流体通道部分在所述第一元件和第二元件中形成。

16.根据权利要求14所述的设备，其中每个划分开的区段的膨胀和收缩都是能够独立控制的。

17.一种工件清理设备，包含：

硬质圆柱形芯体，其具有有多个开口的表面，所述硬质圆柱形芯体能够围绕轴线旋转，其中流体腔室在所述圆柱形芯体的内壁内形成；和

刷，其被间隔开并且从所述多个开口的每个向外延伸，所述刷具有与相应开口流体连通的柔性内管体，所述柔性内管体由刷材料围绕，其中所述柔性内管体根据从所述流体腔室引入的流体膨胀和收缩，由此调节所述刷之间的间隙。

18.根据权利要求17所述的工件清理设备，其中所述柔性内管体沿与所述硬质圆柱形芯体旋转方向相反的方向弯曲，并且其中所述柔性内管体延伸通过所述圆柱形芯体进入所述流体腔室。

19.根据权利要求17所述的工件清理设备，其中所述柔性内管体是带孔的。

20.根据权利要求17所述的工件清理设备，其中所述刷材料的外表面上形成有凹槽，所述凹槽沿着所述刷材料的长度延伸。

21.根据权利要求17所述的工件清理设备，其中所述设备包括靠近其设置的第二工件清理设备，所述第二工件清理设备沿着与所述工件清理设备相反的方向旋转，并且其中当被插入所述工件清理设备的所述刷之间的间隙时，不同尺寸的工件被同时清理。