TWI485804B - 一種易清洗的薄壁盤狀物夾持裝置及方法 - Google Patents

Description

一種易清洗的薄壁盤狀物夾持裝置及方法

本案係關於夾持平面盤狀物的裝置及方法，特別關於一種易清洗的薄壁盤狀物夾持裝置及方法。

本申請案主張2012年2月23日申請之大陸申請案第201210042925.3號之優先權，該等案至全文以引用的方式併入本文中。

薄壁盤狀物卡盤在其領域內應用最多為銷夾盤、伯努利吸盤等。上述薄壁盤狀物可為多種類型的盤狀物，例如半導體晶圓、光碟或是平板顯示器。在大陸第ZL200910087488.5號專利中公開一種利用離心力將薄壁盤狀物卡緊，係利用磁鐵排斥力來打開之方式。在美國專利號為US5513668和US4903717的專利中公開一種利用伯努利原理將薄壁盤狀物固定的卡盤。其利用伯努利原理在卡盤和薄壁盤狀物之間形成一氣墊，藉由氣墊來保持薄壁盤狀物，並透過分佈於薄壁盤狀物圓周的夾持元件來實現徑向定位。然上述專利均有一無法克服之缺陷，即無法對夾持元件與薄壁盤狀物接觸部位進行清洗，進而影響薄壁盤狀物整體清洗品質。

本案係提供一種夾持薄壁盤狀物的裝置及方法，以對 夾持元件與薄壁盤狀物接觸部位進行清洗，進而提高薄壁盤狀物的整體清洗品質。該裝置包含旋轉軸及在該旋轉軸帶動下旋轉的卡盤主體，該卡盤主體的邊緣設置有至少兩組夾持元件，每組夾持元件包含至少3個夾持元件，該夾持元件可以其與該卡盤主體的連接點為旋轉中心進行擺動，用於卡緊該薄壁盤狀物；該夾持元件的底端與該卡盤主體連接有徑向壓縮彈簧，該壓縮彈簧用於為該夾持元件提供卡緊力；該夾持元件與該卡盤主體之間設置有驅動元件，用於透過推動或吸引使該夾持元件擺動；清洗時同組夾持元件動作一致，兩組夾持元件交替打開和卡緊。

於一具體實施例中，該驅動元件為氣缸或電磁鐵，當該驅動元件為電磁鐵時，該夾持元件設置有相應之鐵磁性材料。

於一具體實施例中，該夾持元件為兩組，其上均設置一磁鐵，同組之夾持元件的磁鐵極性一致，兩組夾持元件之間的磁鐵極性相反；該卡盤主體的內圍設置有多個電磁鐵，該些電磁鐵的個數大於等於該些夾持元件的個數，該些電磁鐵的極性及時間均為可控。

於一具體實施例中，不同組的夾持元件之間為間隔、均勻分佈。

於一具體實施例中，每組夾持元件的個數均為3個，該些電磁鐵的個數為18個，9個為一組，並間隔、均勻分佈，同組電磁鐵通入同向電流。

於一具體實施例中，該卡盤主體與該夾持元件對應位 置上設有限位結構，用於限制該夾持元件相對於該卡盤主體的擺動。

於一具體實施例中，該夾持元件的頂端設有凹槽結構，用於夾緊該薄壁盤狀物。

本案又提供一種易清洗薄壁盤狀物的夾持方法，夾持方法包含：以至少兩組夾持元件夾持一卡盤主體上的薄壁盤狀物，每組加持元件包含至少3個夾持元件；以及對薄壁盤狀物清洗時，交替打開、卡緊不同組的夾持元件，以對該薄壁盤狀物的夾持部位清洗。

於一具體實施例中，每一加持元件具有鐵磁性，該卡盤主體設有多個電磁鐵；透過改變該些電磁鐵的極性以對具有鐵磁性的該些夾持元件夾持動作的控制。

於一具體實施例中，該夾持方法更包含：對薄壁盤狀物清洗完畢後，透過電磁鐵與夾持元件的鐵磁性同極相斥將夾持元件打開，並透過機械手將該薄壁盤狀物從該卡盤主體上取走。

承上所述，本案之易清洗的薄壁盤狀物夾持裝置，利用彈簧彈力的反作用力以及在旋轉時作用在夾持元件上的離心力將薄壁盤狀物卡緊，進而實現薄壁盤狀物隨同卡盤高速旋轉。同時本案所提供之易清洗的薄壁盤狀物的夾持方法，在旋轉過程中藉由交替打開卡緊薄壁盤狀物的夾持元件，以更好的清洗薄壁盤狀物與夾持元件接觸部位。

為讓本發明之上述和其他特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明 如下。

以下將參照相關圖式，說明依本案較佳實施例之一種易清洗的薄壁盤狀物夾持裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

參照圖1所示，本實施例提供了一種易清洗的薄壁盤狀物夾持裝置9，其包含旋轉軸及可在旋轉軸帶動下旋轉的卡盤主體3，卡盤主體3優選為圓盤狀，卡盤主體3的邊緣設有至少兩組夾持元件，每組夾持元件包含至少3個夾持元件，夾持元件可以以其與卡盤主體3的連接點為旋轉中心G進行擺動，用於卡緊薄壁盤狀物；夾持元件的底端與卡盤主體3連接有徑向的壓縮彈簧5，壓縮彈簧5用於為夾持元件提供卡緊力，保證在低速運轉離心力不足之狀態下，靠彈簧壓縮力的反作用力保證夾持元件卡緊薄壁盤狀物，以避免因薄壁盤狀物相對卡盤主體3的相對轉動造成薄壁盤狀物背面劃傷；夾持元件與卡盤主體3之間設置有驅動元件4，用於透過推動或吸引使夾持元件擺動；清洗時同組夾持元件動作一致，兩組夾持元件交替打開和卡緊。不同組的夾持元件之間為間隔、均勻分佈。

本易清洗的薄壁盤狀物夾持裝置9應用廣泛，其中夾持的薄壁盤狀物可為例如晶圓、光碟或是平板顯示器等，在生產工藝中均可試用本薄壁盤狀物夾持裝置9進行操作。

驅動元件4可為氣缸或電磁鐵，當驅動元件4為電磁鐵時，夾持元件設置有相應的鐵磁性材料。本實施例優選驅動元件為電磁鐵，具體來說，夾持元件為兩組，其上均設置有磁鐵7，同組夾持元件的磁鐵極性一致，兩組夾持元件之間的磁鐵極性相反；卡盤主體3的內圍設置有多個電磁鐵，電磁鐵的個數大於等於夾持元件的個數，電磁鐵的極性及時間均為可控。

卡盤主體3與夾持元件對應位置上設置有限位結構，用於限制夾持元件相對於卡盤主體3的擺動，進而保證每次夾持薄壁盤狀物時具有相同的夾緊力，防止夾緊力過小造成對薄壁盤狀物夾持不緊，或者夾緊力過大造成對薄壁盤狀物的破壞。

夾持元件的頂端設置有凹槽結構，用於夾緊薄壁盤狀物。

使用本案之薄壁盤狀物夾持裝置夾持薄壁盤狀物時，其工藝過程如下：參照圖1所示，夾持元件在卡盤主體3上分佈有兩組，每組為3個夾持元件，第一組夾持元件1內置磁鐵7，磁鐵N極朝外，第二組夾持元件1'內置磁鐵7，磁鐵S極朝外。夾持元件以其旋轉中心G擺動。

在工藝過程中，首先，電磁鐵不通電，卡盤主體3帶動薄壁盤狀物旋轉。

其後，化學藥液從化學藥液噴灑單元8中噴到薄壁盤狀物上表面。由於薄壁盤狀物的旋轉，使化學藥液較為均 勻的覆蓋於薄壁盤狀物之上表面，同時清洗薄壁盤狀物下表面之裝置噴灑藥液以清洗薄壁盤狀物下表面，如圖1中的清洗薄壁盤狀物底面裝置2。由於夾持元件與薄壁盤狀物接觸部位存在因藥液表面張力而造成的阻力，導致該處化學藥液在甩乾過程中無法完全甩乾，以致化學藥液的水分在空氣蒸發後在夾持元件與薄壁盤狀物接觸部位留下水印，該水印於後續的工藝，如分子外延工藝中，會產生工藝不能接受的Haze。

在對薄壁盤狀物清洗過程中，本案之夾持方法分為兩個階段。在第一階段中，卡盤主體3以一定速度旋轉，對電磁鐵4'和4"通電使電磁鐵極性N極朝內，就會對第一組夾持元件1的內置磁鐵7產生排斥力同時對第二組夾持元件1'的內置磁鐵7產生吸引力，進而使第一組夾持元件1打開。具體而言，第一組夾持元件1沿其旋轉中心G逆時針擺動一定角度，使夾持機構卡盤主體現位面S1與卡盤整體機構的夾持元件現位面S2接觸，第一組夾持元件1完全打開。這時，殘存於薄壁盤狀物上與第一組夾持元件1接觸部位的化學藥液因第一組夾持元件1打開而能夠在離心力的作用下迅速甩乾。而此時第二組夾持元件1'由於內置磁鐵的極性與第一組相反而未被打開。

在第二階段中，卡盤主體3以一定速度旋轉，對電磁鐵4'和4"反向通電使電磁鐵極性S極朝內，電磁鐵就會對第二組夾持元件1'的內置磁鐵7產生排斥力同時對第一組夾持元件1內置磁鐵7產生吸引力，進而使第二組夾持元 件打開。具體而言，第二組夾持元件1'沿其旋轉中心G逆時針擺動一定角度，使夾持機構卡盤主體現位面S1與卡盤整體調整機構的夾持元件現位面S2接觸，第二組夾持元件完全打開。由此，殘存於薄壁盤狀物上與第二組夾持元件1'接觸部位的化學藥液因第二組夾持元件1'打開而能夠在離心力作用下迅速甩乾。而此時第一組夾持元件1由於內置磁鐵的磁性與第二組相反而不會被打開。

為了實現薄壁盤狀物高速旋轉情況下，夾持元件能順利交替完全打開，電磁鐵分佈如下：電磁鐵沿著卡盤主體圓周均勻分佈18個。每9個為一組，且間隔分佈。如此一來，即可在薄壁盤狀物旋轉速度不同情況下藉由調節電磁鐵通電時間，來實現夾持元件在較高轉速情況下仍然可以順利交替打開進而清洗夾持元件部位。當薄壁盤狀物轉速較低時，兩組電磁鐵同向通電，且改變通電電流方向的時間間隔較長；隨著旋轉速度增大最終可只向一組電磁鐵通電，而另一組無需通電。此時以2~3s的時間間隔改變兩組電磁鐵的通電順序，以確保兩組夾持元件順利交替打開，以達到清洗薄壁盤狀物的夾持部位之效果。

於第一階段旋轉過程中，薄壁盤狀物與第一組夾持元件1脫離接觸，薄壁盤狀物與第一組夾持元件1接觸部位所殘存的化學藥液在離心力作用下被甩乾。於第二階段旋轉過程中，薄壁盤狀物與第二組夾持元件1'脫離接觸，薄壁盤狀物與第二組夾持元件1'接觸部位殘存的化學藥液在離心力作用下被甩乾。如此一來，薄壁盤狀物與夾持元件 接觸部位殘存的化學藥液即可完全被甩乾，使薄壁盤狀物表面被完全清洗，進而提高了清洗品質。

於上述清洗完成後，如圖3所示，薄壁盤狀物夾持裝置9停止旋轉，且使夾持元件正對電磁鐵4。對正對於第二組夾持元件1'的電磁鐵4"通電，使電磁鐵4"的極性S極朝內，對正對於夾持元件1的電磁鐵4'通電，使電磁鐵4'的極性N極朝內。這樣電磁鐵4'和4"分別對夾持元件的內置磁鐵產生排斥力，使夾持元件繞其旋轉中心G向外擺動，夾持元件打開從而為機械手更換另一薄壁盤狀物提供了可能性。

於一實施例中，更提供了一種易清洗的薄壁盤狀物夾持方法，其中薄壁盤狀物係設於一卡盤主體並為至少兩組夾持元件所夾緊。每一夾持元件具有一體磁性材料且卡盤主體上設有多個電磁鐵。對薄壁盤狀物清洗時，薄壁盤狀物的夾持元件交替打開、卡緊，進而對薄壁盤狀物的夾持部位清洗。藉由改變電磁鐵的極性實現對具有鐵磁性材料的夾持元件夾持動作的控制。對薄壁盤狀物清洗完畢後，藉由電磁鐵與夾持元件的鐵磁性同極相斥將夾持元件打開，其後透過機械手將薄壁盤狀物從卡盤主體上取走，並將另一片薄壁盤狀物放到卡盤主體上。

由以上實施例可以看出，本案提供了一種易清洗的薄壁盤狀物夾持裝置及方法，該裝置由可旋轉的卡盤主體3及其邊緣設置的至少兩組夾持元件組成，夾持元件可以其與卡盤主體3的連接點為旋轉中心進行擺動，其底端與卡 盤主體連接有徑向壓縮彈簧5；清洗時同組夾持元件的動作一致，兩組夾持元件交替打開和卡緊。同組夾持元件安裝同極性磁鐵，不同組夾持元件安裝磁極相反磁鐵；卡盤主體上均勻間隔設兩組電磁鐵。清洗初期兩組電磁鐵不通電，兩組夾持裝置於壓縮彈簧彈力作用下呈夾緊狀態，清洗時藉由改變電磁鐵中電流方向使兩組夾持元件交替打開。本發明可以對夾持元件與薄壁盤狀物接觸部位進行清洗，進而提升薄壁盤狀物的整體清洗品質。

以上該僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本案之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1‧‧‧第一組夾持元件

1'‧‧‧第二組夾持元件

2‧‧‧清洗薄壁盤狀物底面裝置

3‧‧‧卡盤主體

4,4',4"‧‧‧電磁鐵

5‧‧‧壓縮彈簧

7‧‧‧磁鐵

8‧‧‧化學藥液噴灑單元

9‧‧‧薄壁盤狀物夾持裝置

G‧‧‧旋轉中心

S1‧‧‧卡盤主體限位面

S2‧‧‧夾持元件限位面

圖1為本案實施例之一種易清洗的薄壁盤狀物夾持裝置的結構示意圖；圖2為本實施例之易清洗的薄壁盤狀物夾持裝置的徑向剖視圖；圖3為本實施例之卡盤主體的俯視圖；圖4為本實施例之卡盤主體於卡緊狀態下的局部結構示意圖；圖5為本實施例之卡盤主體於鬆弛狀態下的局部結構示意圖；以及圖6為本實施例之卡盤主體部分結構示意圖。

1‧‧‧第一組夾持元件

1'‧‧‧第二組夾持元件

2‧‧‧清洗薄壁盤狀物底面裝置

3‧‧‧卡盤主體

4‧‧‧電磁鐵

8‧‧‧化學藥液噴灑單元

9‧‧‧薄壁盤狀物夾持裝置

G‧‧‧旋轉中心

S1‧‧‧卡盤主體限位面

Claims (9)

1. 一種易清洗的薄壁盤狀物夾持裝置，包含旋轉軸及在該旋轉軸帶動下旋轉的卡盤主體，該卡盤主體的邊緣設置有至少兩組夾持元件，每組夾持元件包含至少3個夾持元件，該夾持元件以其與該卡盤主體的連接點為旋轉中心進行擺動，用於卡緊該薄壁盤狀物；該夾持元件的底端與該卡盤主體連接有徑向的壓縮彈簧，該壓縮彈簧用於為該夾持元件提供卡緊力；該夾持元件與該卡盤主體之間設置有驅動元件，用於透過推動或吸引使該夾持元件擺動；該驅動元件為電磁鐵，該夾持元件設置有相應之鐵磁性材料，同組夾持元件的磁鐵極性一致，兩組夾持元件之間的磁鐵極性相反；該卡盤主體的內圍設置有多個電磁鐵，該些電磁鐵為兩組且該些電磁鐵的個數大於等於該些夾持元件的個數；該些電磁鐵的極性及時間均為可控；在該薄壁盤状物清洗時透過改變該些電磁鐵中的電流方向使同組夾持元件動作一致，兩組夾持元件交替打開和卡緊；其中當該薄壁盤狀物為低速旋轉時，兩組電磁鐵同向通電；隨著旋轉速度的增大，當該薄壁盤狀物為高速旋轉時，交替地對兩組電磁鐵其中一組通電而另一組不通電。
2. 如申請專利範圍第1項該之夾持裝置，在該薄壁盤狀物清洗初期兩組電磁鐵不通電。
3. 如申請專利範圍第2項所述之夾持裝置，在對該薄壁盤狀物清洗完畢後，透過電磁鐵與夾持元件的鐵磁性同極相斥將兩組夾持元件打開。
4. 如申請專利範圍第1項所述之夾持裝置，該不同組的夾持元件之間為間隔、均勻分佈；兩組電磁鐵為間隔、均勻分佈，每組夾持元件的夾持元件的個數相等，每組電磁鐵的個數相等。
5. 如申請專利範圍第1項所述之夾持裝置，每組夾持元件的個數均為3個，該些電磁鐵的個數為18個，其中9個一組。
6. 如申請專利範圍第1項所述之夾持裝置，該卡盤主體與該夾持元件對應的位置上設置有限位結構，用於限制該夾持元件相對於該卡盤主體的擺動。
7. 如申請專利範圍第1項所述之夾持裝置，該夾持元件的頂端設置有凹槽結構，用於夾緊該薄壁盤狀物。
8. 一種利用申請專利範圍第1所述之夾持裝置夾持薄壁盤狀物之夾持方法，包含：對薄壁盤狀物清洗時，透過改變該些電磁鐵中的電流方向使同組夾持元件動作一致並交替打開、卡緊不同組的夾持元件，以對該薄壁盤狀物的夾持部位清洗，其中當該薄壁盤狀物為低速旋轉，兩組電磁鐵同向通電；隨著旋轉速度的增大，當該薄壁盤狀物為高速旋轉，交替地對兩組電磁鐵其中一組通電而另一組不通電。
9. 如申請專利範圍第8項所述之夾持方法，更包含：在 薄壁盤狀物清洗初期該兩組電磁鐵不通電；對薄壁盤狀物清洗完畢後，透過電磁鐵與夾持元件的鐵磁性同極相斥將兩組夾持元件打開，並透過機械手將該薄壁盤狀物從該卡盤主體上取走。