CN117108742B - 一种用于电吸盘的盘环组套及其安装装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于电吸盘的盘环组套及其安装装置和方法，盘环组套包括内环和外环。内环的材料为弹性材料；内环的外壁上设有沿内环周向布置的至少两个第一定位结构；外环的材料为耐腐蚀的弹性材料；外环的内壁上设有至少两个第二定位结构，至少两个第二定位结构与至少两个第一定位结构一一对应设置；在装配状态下，内环套接在电吸盘的界面沟槽中，外环套接在内环外，且第一定位结构和对应的第二定位结构处于对位插入状态。本申请的用于电吸盘的盘环组套，不仅可靠性佳，寿命长，能够避免因密封性失效导致的电吸盘损坏，有助于降低设备成本，而且能够有效降低材料成本。相应的安装装置可显著提高操作便捷性，普适性和精准性高。

Description

一种用于电吸盘的盘环组套及其安装装置和方法
技术领域
本申请涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种用于电吸盘的盘环组套及其安装装置和方法。
背景技术
电吸盘（E-Chuck），也称为静电吸盘或电吸盘，其包括上方的陶瓷部分和下方的铝制部分，其中陶瓷部分与芯片接触，铝制部分与设备连接。二者的连接界面的外缘处设有一沟槽。
相关技术中，可以在电吸盘的界面沟槽中套上一弹性盘环，来对电吸盘进行密封。然而，在对电吸盘安装弹性盘环时，操作人员难以将弹性盘环均匀拉伸，容易造成局部张力过大，在受电浆气体轰击后应力会释放，导致弹性盘环纵裂断开，影响弹性盘环的寿命和密封的可靠性，进而侵蚀到电吸盘内部，导致内部控温的氦气泄漏。当泄漏量过大时，需更换电吸盘，由于电吸盘价格昂贵，致使设备成本大幅增加。并且，该弹性盘环需要具有优质的耐腐蚀性和弹性，材料成本高。
发明内容
为了解决现有技术中存在的至少一个问题，本申请的目的在于提供一种用于电吸盘的盘环组套及其安装装置和方法，其中的盘环组套，不仅可靠性佳，寿命长，能够避免因密封性失效导致的电吸盘损坏，有助于降低设备成本，而且能够有效降低材料成本；其中的安装装置，可显著提高操作便捷性，普适性和精准性高。
为实现上述目的，本申请提供的用于电吸盘的盘环组套，包括：
内环，所述内环的材料为弹性材料；所述内环的外壁上设有沿内环周向布置的至少两个第一定位结构；和，
外环，所述外环的材料为耐腐蚀的弹性材料；所述外环的内壁上设有至少两个第二定位结构，所述至少两个第二定位结构与所述至少两个第一定位结构一一对应设置；
在所述第一定位结构和对应的第二定位结构中，一个为凸起结构，另一个为匹配所述凸起结构的让位结构；
在装配状态下，所述内环套接在所述电吸盘的界面沟槽中，所述外环套接在所述内环外，且所述第一定位结构和对应的第二定位结构处于对位插入状态。
优选地，所述内环的材料为氟橡胶；所述外环的材料为全氟醚橡胶。
进一步优选地，所述外环和所述内环的主体厚度比值范围为1:3-1:2。
优选地，获取所述盘环组套对应结构的历史实际寿命，若所述历史实际寿命小于所述盘环组套的目标寿命，则通过以下方式优化配置所述外环和所述内环的主体厚度比值：
;
其中，Rt为所述主体厚度比值，Do为所述内环的外圆直径，Di为所述内环的内圆直径，La为所述历史实际寿命，Lt为所述目标寿命。
优选地，所述至少两个第一定位结构沿内环周向等分布置。
优选地，所述外环的横截面的主体轮廓呈倒梯形；所述倒梯形为直角梯形，所述外环的外壁对应所述直角梯形的斜边，所述外环的内壁对应所述直角梯形的直角边。
进一步优选地，所述倒梯形的上底和下底的比值范围为1.1-1.2。
为实现上述目的，本申请还提供的盘环组套的安装装置，应用于如上所述的用于电吸盘的盘环组套，所述安装装置包括：
治具主体，包括圆盘和旋转杆；其中，所述圆盘的直径小于等于所述电吸盘的直径，所述圆盘的圆心设有转轴；所述旋转杆的一端与所述转轴连接，使得所述旋转杆可沿圆盘周向转动；所述旋转杆为长度可伸缩的旋转杆，所述旋转杆的最短长度大于等于所述圆盘的半径；
至少两个定位块，与所述圆盘可拆卸连接，并与所述至少两个第一定位结构一一对应设置。
优选地，所述安装装置还包括：
摄像头，设于所述旋转杆的另一端，用于采集包括第一定位结构和对应的目标定位标识的图像；
监控器，用于根据所述图像，确定所述第一定位结构和所述目标定位标识之间的在内环周向上的偏移间距，并响应于所述偏移间距大于间距阈值，发出提醒。
提醒模块，用于接收所述提醒信息，并根据所述提醒信息进行提醒。
为实现上述目的，本申请还提供的盘环组套的安装方法，应用于如上所述的盘环组套的安装装置，所述方法包括：
基于待安装内环的第一定位结构的分布，将定位块对应安装在所述治具主体上；
将所述治具主体放于所述电吸盘上；
所述旋转杆旋转至每一个定位块，对位相应的第一定位结构，以将所述内环套接在所述电吸盘的界面沟槽中；
将所述外环套接在所述内环外，且所述第一定位结构和对应的第二定位结构处于对位插入状态。
优选地，所述安装装置还包括监控器和设于所述旋转杆的另一端的摄像头；
所述旋转杆旋转至每一个定位块，对位相应的第一定位结构的步骤后，所述方法还包括：
通过摄像头采集包括第一定位结构和对应的目标定位标识的图像；
所述监控器根据所述图像，确定所述第一定位结构和所述目标定位标识之间的在内环周向上的偏移间距；
响应于所述偏移间距大于间距阈值，所述监控器发出提醒。
本申请的一种用于电吸盘的盘环组套及其安装装置和方法，通过将盘环设计为内外环的套环结构；并通过内环和外环采用性能不同的材料；以及通过在内环的外壁上设有沿内环周向布置的多个第一定位结构，在外环的内壁上设有一一对应且可对位插入的多个第二定位结构。使得盘环组套不仅可靠性佳，寿命长，能够避免因密封性失效导致的电吸盘损坏，有助于降低设备成本，而且能够有效降低材料成本。
另外，通过设置治具主体的圆盘的直径小于等于电吸盘的直径，圆盘的圆心设有转轴；并通过旋转杆的一端与转轴连接；以及通过将旋转杆设为长度可伸缩的旋转杆；并通过至少两个定位块，与圆盘可拆卸连接，并与至少两个第一定位结构一一对应设置，用作内环的定位基准。由此，一方面，该安装装置可以辅助实现盘环组套的均匀安装，便捷性和精准性高；另一方面，该安装装置不受限于电吸盘和盘环组套的结构和尺寸，适用于不同规格的电吸盘和盘环组套，普适性和灵活性强。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。
附图说明
附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本申请的实施例一起，用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中：
图1为根据本申请实施例的未安装盘环组套的电吸盘的剖视图；
图2为根据本申请实施例的盘环组套的俯视图；
图3为图2中盘环组套沿盘环横截面的剖视图；
图4为图3中内环的结构示意图；
图5为图3中外环的结构示意图；
图6为图2中A-A的剖视图；
图7为图2中B-B的剖视图；
图8为根据本申请实施例的盘环组套的安装装置的结构示意图；
图9为根据本申请实施例的盘环组套的安装方法的流程图。
其中，具体包括下述附图标记：
电吸盘-10；陶瓷部分-11；铝制部分-12；界面沟槽-13；
盘环组套-20；
内环-30；内环外壁-31；第一定位结构-311；内环内壁-32；
外环-40；外环内壁-41；第二定位结构-411；外环外壁-42；
安装装置-50；治具主体-51；圆盘-511；旋转杆-512；转轴-513；定位块-52；摄像头-53；监控器-54。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请的实施例。虽然附图中显示了本申请的某些实施例，然而应当理解的是，本申请可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本申请。应当理解的是，本申请的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本申请的保护范围。
应当理解，本申请的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本申请的范围在此方面不受限制。
本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。
需要注意，本申请中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块、单元、结构或位置进行区分，并非用于限定这些装置、模块、单元、结构或位置所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
需要注意，本申请中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。“多个”应理解为两个或以上。
下面，将参考附图详细地说明本申请的实施例。
图1为根据本申请实施例的未安装盘环组套的电吸盘的剖视图。如图1所示，电吸盘10从上到下包括：与芯片接触的陶瓷部分11、与设备连接的铝制部分12。二者连接界面的外缘处设有一界面沟槽13。在装配状态下，盘环组套20套接在电吸盘的界面沟槽13中。
图2-7为根据本申请实施例的盘环组套的相关结构示意图。如图2-7所示，盘环组套20包括内环30和外环40。
其中，内环30的材料为弹性材料；内环外壁31上设有沿内环30周向布置的至少两个第一定位结构311。外环40的材料为耐腐蚀的弹性材料；外环内壁41上设有至少两个第二定位结构411。外环40上的第二定位结构411与内环30上的第一定位结构311一一对应设置。
作为一种示例，第一定位结构311为凸起结构，对应的第二定位结构411为相匹配的让位结构。作为另一种示例，第二定位结构411为凸起结构，对应的第一定位结构311为相匹配的让位结构。
在装配状态下，内环30套接在电吸盘10的界面沟槽13中，外环40套接在内环30外，且第一定位结构311和对应的第二定位结构411处于对位插入状态。
基于此，在盘环组套20的安装过程中，不仅便于识别出内环内壁32，作为安装面，提高了安装的便捷性，而且能够实现均匀地安装盘环组套20，避免局部拉伸差异过大而导致的盘环断裂，使得盘环组套20可靠性佳，寿命长，进而能够有效避免密封性失效所导致的电吸盘10损坏，有助于降低设备成本。另外，由于内环30和外环40可以采用不同性能的弹性材料，因此能够兼顾高材料性能和低材料成本。
本申请实施例中，内环30的材料为成本低且弹性好的氟橡胶（FKM）；外环40的材料为成本高但耐腐蚀性佳的全氟醚橡胶（FFKM）。
作为一种示例，外环40和内环30的主体厚度比值范围为1:3-1:2，从而兼顾盘环组套20的高可靠性和低成本。此处的主体厚度，可以是圆环的平均厚度。在具体示例中，内环30的主体厚度Ti如图7所示，外环40的主体厚度T0如图7所示。
作为另一种示例，获取盘环组套对应结构的历史实际寿命，若历史实际寿命小于目标寿命，则通过以下方式优化配置外环40和内环30的主体厚度比值：
；
其中，Rt为主体厚度比值，Do为内环30的外圆直径（见图4），Di为内环30的内圆直径（见图4），La为盘环组套对应结构的历史实际寿命，Lt为盘环组套的目标寿命。在具体示例中，历史实际寿命La可以是指，当前结构规格的盘环组套，在实际使用过程中的历史寿命的平均值。在具体示例中，Di=290±0.5mm，D0=291.8±0.5mm，Ti=0.9mm，T0=0.4mm。可以理解的是，上述示例中，参数值大小仅为示例性说明，本申请实施例还可以适用于其他参数值，本申请对此不作具体限制。
也就是说，若内环30的内圆直径Di与内环30的外圆直径Do的比值被配置的越大，则配置外环40的主体厚度相对于内环30的主体厚度越大。若盘环组套对应结构的历史实际寿命La与目标寿命Lt的比值被配置的越大，则配置外环40的主体厚度相对于内环30的主体厚度越大。由此，能够进一步优化盘环组套20的高材料性能和低材料成本。
可以理解的是，内环30也可以采用其他适用的低成本的弹性材料，外环40也可以采用其他适用的耐腐蚀性佳的弹性材料，本申请对此不作具体限制。
本申请实施例中，内环30上的第一定位结构311沿内环30周向等分布置，以提高内环30拉伸的均匀性和安装操作的便捷性。
由于在使用过程中，外环外壁42的上部受电浆气体轰击，磨损相对严重，容易因此造成密封失效。故在本申请实施例中，外环40的横截面的主体轮廓优选设为倒梯形，且该倒梯形为直角梯形，外环外壁42对应直角梯形的斜边，外环内壁41对应直角梯形的直角边。进一步优选地，该倒梯形的上底和下底的比值范围为1.1-1.2。由此，一方面，外环40环条的上端厚度比下端厚度厚10%-20%，能够避免因外环外壁42上部的磨损而造成的密封失效，进一步提高了盘环组套20的使用寿命。另一方面，外环外壁42表面平滑，而不存在凸起或凹槽结构，能够避免在使用过程中受电浆气体轰击而引入杂质颗粒。
根据本申请实施例的盘环组套20，通过将盘环设计为内外环的套环结构，并通过内环30和外环40采用性能不同的材料，以及通过在内环外壁31上设有沿内环30周向布置的多个第一定位结构311，在外环内壁41上设有一一对应且可对位插入的多个第二定位结构411。在安装应用时，先根据第一定位结构311确定内环30的内壁，然后通过相关安装装置50，获取界面沟槽13上对应多个第一定位结构311的待安装位置，并根据该待安装位置对第一定位结构311进行一一定位，使得内环30均匀地套接在电吸盘10的界面沟槽13中。而后，将第二定位结构411直接对位相应的第一定位结构311，按压外环40，使外环40对位地均匀套接在内环30外。由此，该盘环组套20不仅可靠性佳，寿命长，能够避免因密封性失效导致的电吸盘10损坏，有助于降低设备成本，而且能够有效降低材料成本。
本申请实施例还提供了一种盘环组套的安装装置，应用于上述实施例中的用于电吸盘的盘环组套。
图8为根据本申请实施例的盘环组套的安装装置50的俯视图。如图8所示，安装装置50包括：治具主体51和至少两个定位块52。
治具主体51，包括圆盘511和旋转杆512。圆盘511的直径小于等于电吸盘10的直径，以确保能够结合旋转杆512进行便捷、精准的定位。圆盘511的圆心处设有转轴513；旋转杆512的一端与转轴513连接，使得旋转杆512可沿圆盘511周向转动；旋转杆512为长度可伸缩的旋转杆512，旋转杆512的最短长度大于等于圆盘511的半径，以使旋转杆512的另一端可以伸出圆盘511，配合圆盘511进行盘环组套安装。
至少两个定位块52，与圆盘511可拆卸连接，并与至少两个第一定位结构311一一对应设置。该定位块52用作安装内环30的定位基准。
本申请实施例中，安装装置50还包括：摄像头53和监控器54。
其中，摄像头53，设于旋转杆512的另一端，用于采集包括第一定位结构311和对应的目标定位标识的图像。其中，目标定位标识可标识于旋转杆512上。
监控器54，用于根据图像，确定第一定位结构311和目标定位标识之间的在内环30周向上的偏移间距，并响应于偏移间距大于间距阈值，发出提醒。
根据本申请实施例的安装装置50，在进行安装盘环组套20之前，先根据盘环组套20的定位结构确定对定位块52的需求，比如确定定位块52的个数和在圆盘511上的待安装位置，并将定位块52可拆卸地安装在圆盘511上。
而后，将治具主体51放在电吸盘10上，且圆盘511的圆心对准电吸盘10的圆心。并根据电吸盘10的外径，调整可伸缩旋转杆512的长度，使得旋转杆512的另一端伸出电吸盘10，形成一伸出部，然后将旋转杆512旋转至每个定位块52处，根据伸出部在界面沟槽13上的对应位置，将内环30相应的第一定位结构311按压至界面沟槽13中。随后，通过旋转杆512端部的摄像头53朝相应第一定位结构311采集图像，并通过监控器54根据该图像，确定该第一定位结构311的偏移间距，并在偏移间距大于间距阈值时，发出提醒（提醒信息可以包括偏移方向和偏移距离），以便操作人员根据提醒信息，对该第一定位结构311的安装位置进行调整，直至依次完成所有第一定位结构311的按压对位，将内环30完全套接在电吸盘10的界面沟槽13中。
最后，将外环40的第二定位结构411直接对位相应的第一定位结构311，按压外环40，外环40对位地套接在内环30外。
由此，一方面，该安装装置50可以辅助实现盘环组套20的均匀安装，且便捷性和精准性高。另一方面，该安装装置50不受限于电吸盘10和盘环组套20的结构和尺寸，适用于不同规格的电吸盘10和盘环组套20，普适性和灵活性强。
作为一种示例，旋转杆512与转轴513在垂直于圆盘511平面的方向上，可以是松动连接，或可旋转连接。使得旋转杆512从当前定位块52处旋转至下一个定位块52处时，可以向上移动，越过当前定位块52，而后沿圆盘511平面旋转至下一个定位块52处。
作为另一种示例，定位块52与圆盘511为磁性连接，在旋转杆512需从当前定位块52处旋转至下一个定位块52处时，可以将当前定位块52直接取下，以便旋转杆512直接沿圆盘511平面旋转至下一个定位块52。
本申请实施例还提供了一种盘环组套的安装方法，应用于上述实施例的盘环组套的安装装置。
图9为根据本申请实施例的盘环组套的安装方法的流程图。如图9所示，该方法包括以下步骤：
步骤601，基于待安装内环的第一定位结构的分布，将定位块对应安装在治具主体上。
步骤602，将治具主体放于电吸盘上。
步骤603，旋转杆旋转至每一个定位块，对位相应的第一定位结构，以将内环套接在电吸盘的界面沟槽中。
步骤604，将外环套接在内环外，且第一定位结构和对应的第二定位结构处于对位插入状态。
进一步地，在旋转杆旋转至每一个定位块，对位相应的第一定位结构的步骤后，该方法还包括以下步骤：
步骤701，通过摄像头采集包括第一定位结构和对应的目标定位标识的图像。
其中，目标定位标识位于相应的定位块上。
步骤702，监控器根据图像，确定第一定位结构和目标定位标识之间的在内环周向上的偏移间距。
步骤703，响应于偏移间距大于间距阈值，监控器发出提醒。
需要说明的是，上述实施例中对盘环组套的安装装置的解释说明也适用于上述实施例中的盘环组套的安装方法，此处不再赘述。
应该理解的是，虽然说明书附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
本领域普通技术人员可以理解：以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于电吸盘的盘环组套，其特征在于，所述盘环组套包括：
内环，所述内环的材料为弹性材料；所述内环的外壁上设有沿内环周向布置的至少两个第一定位结构；所述内环的材料为氟橡胶；和，
外环，所述外环的材料为耐腐蚀的弹性材料；所述外环的内壁上设有至少两个第二定位结构，所述至少两个第二定位结构与所述至少两个第一定位结构一一对应设置；所述外环的横截面的主体轮廓呈倒梯形；所述倒梯形为直角梯形，所述外环的外壁对应所述直角梯形的斜边，所述外环的内壁对应所述直角梯形的直角边；所述外环的材料为全氟醚橡胶；
在所述第一定位结构和对应的第二定位结构中，一个为凸起结构，另一个为匹配所述凸起结构的让位结构；
在装配状态下，所述内环套接在所述电吸盘的界面沟槽中，所述外环套接在所述内环外，且所述第一定位结构和对应的第二定位结构处于对位插入状态；
并且其特征还在于，获取所述盘环组套对应结构的历史实际寿命，若所述历史实际寿命小于所述盘环组套的目标寿命，则通过以下方式优化配置所述外环和所述内环的主体厚度比值：
；
其中，Rt为所述主体厚度比值，Do为所述内环的外圆直径，Di为所述内环的内圆直径，La为所述历史实际寿命，Lt为所述目标寿命。
2.根据权利要求1所述的用于电吸盘的盘环组套，其特征在于，所述外环和所述内环的主体厚度比值范围为1:3-1:2。
3.根据权利要求1所述的用于电吸盘的盘环组套，其特征在于，所述倒梯形的上底和下底的比值范围为1.1-1.2。
4.一种盘环组套的安装装置，其特征在于，应用于权利要求1-3任一项所述的用于电吸盘的盘环组套，所述安装装置包括：
治具主体，包括圆盘和旋转杆；其中，所述圆盘的直径小于等于所述电吸盘的直径，所述圆盘的圆心设有转轴；所述旋转杆的一端与所述转轴连接，使得所述旋转杆可沿圆盘周向转动；所述旋转杆为长度可伸缩的旋转杆，所述旋转杆的最短长度大于等于所述圆盘的半径；
至少两个定位块，与所述圆盘可拆卸连接，并与所述至少两个第一定位结构一一对应设置。
5.根据权利要求4所述的盘环组套的安装装置，其特征在于，所述安装装置还包括：
摄像头，设于所述旋转杆的另一端，用于采集包括第一定位结构和对应的目标定位标识的图像；
监控器，用于根据所述图像，确定所述第一定位结构和所述目标定位标识之间的在内环周向上的偏移间距，并响应于所述偏移间距大于间距阈值，发出提醒。
6.一种盘环组套的安装方法，其特征在于，应用于权利要求4所述的盘环组套的安装装置，所述方法包括：
基于待安装内环的第一定位结构的分布，将定位块对应安装在所述治具主体上；
将所述治具主体放于所述电吸盘上；
所述旋转杆旋转至每一个定位块，对位相应的第一定位结构，以将所述内环套接在所述电吸盘的界面沟槽中；
将所述外环套接在所述内环外，且所述第一定位结构和对应的第二定位结构处于对位插入状态。
7.根据权利要求6所述的盘环组套的安装方法，其特征在于，所述安装装置还包括监控器和设于所述旋转杆的另一端的摄像头；
所述旋转杆旋转至每一个定位块，对位相应的第一定位结构的步骤后，所述方法还包括：
通过摄像头采集包括第一定位结构和对应的目标定位标识的图像；
所述监控器根据所述图像，确定所述第一定位结构和所述目标定位标识之间的在内环周向上的偏移间距；
响应于所述偏移间距大于间距阈值，所述监控器发出提醒。
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