盘状物固定装置

摘要

本发明公开了一种盘状物固定装置，包括卡盘主体及与其连接并带动盘状物转动的转动轴；通过轴承安装在卡盘主体上，并可与卡盘主体同轴转动的凸轮；连接于凸轮与卡盘主体之间，使得凸轮能够相对于卡盘主体转动的至少一个拉伸弹簧；设置于卡盘主体边缘的至少三个夹持元件；至少三个压缩弹簧，其一端与卡盘主体连接，另一端设置于夹持元件朝向凸轮的一端，通过其弹性力将夹持元件朝向凸轮的一端顶在凸轮上，并且夹持元件的与凸轮的接触端沿夹持元件与凸轮的接触面滑动，使夹持元件卡紧盘状物。本发明公开的盘状物固定装置结构简单、容易实现，不会对盘状物造成弯矩以及与夹持元件产生相对运动从而破坏盘状物，且不限制机械手夹持该盘状物的方式。

权利要求

1.一种盘状物固定装置，其特征在于，包括：

卡盘主体；

转动轴，其与所述卡盘主体连接，并带动所述卡盘主体绕其转动；

凸轮，其通过轴承安装在所述卡盘主体上，并围绕所述转动轴转动；

至少一个拉伸弹簧，其连接于所述凸轮与所述卡盘主体之间，使得所述凸轮能够相对于所述卡盘主体转动；

至少三个夹持元件，其设置于所述卡盘主体边缘，所述夹持元件为L形元件，其竖直方向朝上一端为夹持端，其水平方向的一端朝向所述凸轮；夹持元件与凸轮接触端沿所述夹持元件与所述凸轮的接触面滑动；所述接触面为朝所述转动轴方向凹陷的曲面；

以及至少三个压缩弹簧，其一端与所述卡盘主体接触，另一端设置于所述夹持元件朝向所述凸轮的一端，通过其弹性力将所述夹持元件朝向所述凸轮的一端顶在所述凸轮上，并且所述夹持元件的与所述凸轮的接触端沿所述夹持元件与所述凸轮的接触面滑动，从而使所述夹持元件卡紧所述盘状物。

2.如权利要求1所述的盘状物固定装置，其特征在于，所述卡盘主体上设有限制槽，所述夹持元件穿过所述限制槽与所述凸轮接触。

3.如权利要求1所述的盘状物固定装置，其特征在于，所述卡盘主体与所述凸轮上均设置有挡块，二者的设置位置为使得二者接触时使所述夹持元件处于卡紧状态。

4.如权利要求1所述的盘状物固定装置，其特征在于，所述拉伸弹簧一端固定于所述凸轮上，另一端穿过所述凸轮上的滑槽并固定于所述卡盘主体上。

5.如权利要求1所述的盘状物固定装置，其特征在于，在所述卡盘主体上表面设置至少三个盘状物支撑部。

6.如权利要求1-5中任一项所述的盘状物固定装置，其特征在于，所述凸轮上具有至少一个长圆孔。

7.如权利要求6所述的盘状物固定装置，其特征在于，还包括限制杆，可以插入所述长圆孔内或从所述长圆孔内拔出。

8.如权利要求7所述的盘状物固定装置，其特征在于，还包括驱动装置，所述驱动装置驱动所述限制杆插入所述长圆孔内或从所述长圆孔内拔出。

9.如权利要求1-5中任一项所述的盘状物固定装置，其特征在于，在所述夹持元件与凸轮接触的一端设置滑轮或者轴承。

10.如权利要求1-5中任一项所述的盘状物固定装置，其特征在于，所述夹持元件夹持所述盘状物时的夹持点离所述卡盘主体中心的距离小于所述盘状物半径。

说明书

盘状物固定装置

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及盘状物固定装置。

背景技术

[0002] 目前的半导体领域中，诸如多种类型的半导体晶片、光盘或是平板显示器等盘状物需要固定之后，方可进行半导体工艺。目前在此领域内应用最多的是销夹盘、伯努利吸盘等方法。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，具体的是利用伯努利原理在卡盘和晶片之间形成一层气垫，利用气垫来保持半导体晶片，通过分布在半导体晶片圆周的夹持元件来实现径向定位。这种结构很好地减少了半导体晶片与卡盘的接触，从而减少了对半导体晶片的损坏。但是决定了机械手只能通过半导体晶片上面夹持该晶片，而目前应用较多的机械手是从半导体晶片下面夹持该晶片的，从而具有一定的局限性。

[0003] 另有在专利US6167893中公开了利用作用在夹持元件上的离心力来将半导体晶片卡紧，这种结构比较简单，但是夹持元件容易在半导体晶片上产生弯矩，从而容易造成对半导体晶片的破坏；且当半导体晶片的转动速度较低时，作用在夹持元件上的离心力较小，因此容易产生半导体晶片和夹持元件的相对滑动，从而也很容易对晶片造成破坏。

发明内容

[0004] (一)要解决的技术问题

[0005] 本发明的目的就在于提供一种结构简单、容易实现，不会对盘状物造成弯矩以及与夹持原件产生相对运动从而破坏晶片，并且不限制机械手夹持盘状物的方式，以克服现有技术的缺陷。

[0006] (二)技术方案

[0007] 为实现上述目的，本发明公开了一种盘状物固定装置包括：

[0008] 卡盘主体；

[0009] 转动轴，其与上述卡盘主体连接，并带动上述卡盘主体绕其转动；

[0010] 凸轮，其通过轴承安装在上述卡盘主体上，并围绕上述转动轴与上述卡盘主体同轴转动；

[0011] 至少一个拉伸弹簧，其连接于上述凸轮与上述卡盘主体之间，使得上述凸轮能够相对于上述卡盘主体转动；

[0012] 至少三个夹持元件，其设置于上述卡盘主体边缘；以及

[0013] 至少三个压缩弹簧，其一端与上述卡盘主体接触，另一端设置于上述夹持元件朝向上述凸轮的一端，通过其弹性力将上述夹持元件朝向上述凸轮的一端顶在上述凸轮上，并且上述夹持元件的与上述凸轮的接触端沿上述夹持元件与上述凸轮的接触面滑动，从而使上述夹持元件卡紧上述盘状物。

[0014] 上述卡盘主体上设有限制槽，上述夹持元件穿过上述限制槽与上述凸轮接触。

[0015] 上述卡盘主体与上述凸轮上均设置有挡块，二者的设置位置为使得二者接触时使上述夹持元件处于卡紧状态。

[0016] 上述拉伸弹簧一端固定于上述凸轮上，另一端穿过上述凸轮上的滑槽并固定于上述卡盘主体上。

[0017] 在上述卡盘主体上表面设置至少三个盘状物支撑部。

[0018] 上述凸轮上具有至少一个长圆孔。

[0019] 该装置还包括限制杆，可以插入或拔出上述长圆孔内。

[0020] 该装置还包括驱动装置，上述驱动装置驱动限制杆插入或拔出上述长圆孔。

[0021] 在上述夹持元件与凸轮接触的一端设置滑轮或者轴承。

[0022] 上述夹持元件夹持上述盘状物时的夹持点离卡盘主体中心的距离小于上述盘状物半径。

[0023] (三)有益效果

[0024] 本发明的优点和有益效果在于：

[0025] 卡盘主体的结构决定了可以从盘状物的下面或者上面取放盘状物；

[0026] 通过凸轮和卡盘主体的相对转动来放松或夹紧盘状物，结构简单容易实现；

[0027] 夹持元件每次都能以相同的力夹持盘状物，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，稳定性较高。

附图说明

[0028] 图1为依照本发明一种实施方式的盘状物固定装置的结构示意图；

[0029] 图2依照本发明一种实施方式的盘状物固定装置夹紧盘状物时的仰视图；

[0030] 图3依照本发明一种实施方式的盘状物固定装置打开放松盘状物时的仰视图；

[0031] 图4依照本发明一种实施方式的盘状物固定装置的卡盘主体结构示意图；

[0032] 图5依照本发明一种实施方式的盘状物固定装置的凸轮结构示意图。

[0033] 图中：1、卡盘主体；2、转动轴；3、凸轮；4、轴承；5、夹持元件；6、压缩弹簧；7、盘状物支撑部；8、拉伸弹簧；9、限制杆；W、盘状物；A-A、转动轴轴线；B-B、夹持元件转动中心；S1、卡盘主体挡块接触面；S2、限制槽；S3、凸轮挡块接触面；S4、凸轮与夹持元件接触面；
α、卡盘主体相对凸轮转动的角度；ω、工艺时的方向。

具体实施方式

[0034] 下面根据附图进一步说明本发明实施例。

[0035] 如图1-5所示，依照本发明一种实施方式的盘状物固定装置，包括卡盘主体1，其呈圆形，支持盘状物W；转动轴2，与卡盘主体1连接，在驱动装置的驱动下可以带动盘状物W绕其转动轴轴线A-A转动，并且转动轴2与卡盘主体1不能相对转动；凸轮3，通过轴承4安装在卡盘主体1上，可以与卡盘主体1同轴A-A转动；至少一个拉伸弹簧8，连接于卡盘主体1和凸轮3之间，当转动轴2制动并带动卡盘主体1一起制动时，在拉伸弹簧8的拉力作用下使凸轮3也制动，从而避免了凸轮3与卡盘主体1的相对转动，由于其弹性力，允许凸轮3能够相对于卡盘主体1转动，本实施方式中，优选设置三个拉伸弹簧8，以达到使凸轮3受力均匀的目的，也可根据需要设置为其他数量；至少三个夹持元件5，设置于卡盘主体1的边缘，如图1所示，夹持元件5为L型元件，其竖直方向朝上一端为夹持端，该夹持端设有凹槽或者无凹槽，其水平方向的一端朝向凸轮3，且由于压缩弹簧6的弹性力该端顶住凸轮
3；至少三个压缩弹簧6，该压缩弹簧6一端与卡盘主体1接触，另一端设置于夹持元件5朝向所述凸轮3的一端，夹持元件5与凸轮3接触端沿所述夹持元件与所述凸轮的接触面S4滑动，结合将在下面描述的卡盘主体1的限制槽S2，可使夹持元件5处于卡紧或放松状态，以对应实现对盘状物W的夹紧或放松，该接触面S4为朝转动轴2方向凹陷的曲面(图5中所示)。夹持元件5与凸轮3接触的一端还可以设置具有滑轮或者轴承，使两者之间滚动摩擦。

[0036] 卡盘主体1上还设有限制槽S2，夹持元件5沿水平方向的边穿过该限制槽S2与凸轮3接触，用于限制夹持元件5水平方向的边相对卡盘主体1以B-B线为中心摆动，带动夹持元件5的夹持端绕卡盘主体边缘相对转动，从而夹紧或放松夹持物W。

[0037] 卡盘主体1与凸轮3上均设置有相应的挡块，并且当所述卡盘主体的挡块接触面S1与所述凸轮的挡块接触面S3始终接触时，可保证夹持元件5在工艺过程中始终处于卡紧状态。在转动轴加速过程中，卡盘主体挡块接触面S1带动凸轮的挡块接触面S3一起转动。

[0038] 拉伸弹簧8一端固定在凸轮3上，另一端穿过凸轮3上的滑槽并固定在卡盘主体1上，并在该滑槽内相对地运动，以使凸轮3在滑槽所限定的范围内相对卡盘主体1转动。

[0039] 卡盘主体1上表面设置至少三个盘状物支撑部7。该装置还包括限制杆9，可以在驱动装置的驱动下插入或拔出凸轮3上设置的长圆孔内，当驱动卡盘主体1转动一定角度时，凸轮3在限制杆9的束缚下克服拉伸弹簧8的作用力不跟随卡盘主体1转动，从而实现卡盘主体1(夹持元件5)与凸轮3的相对转动。夹持元件5相对凸轮3的转动使夹持元件5沿卡盘主体1径向移动，实现对盘状物W的打开。

[0040] 当夹持元件5夹持盘状物W时，夹持点离卡盘主体1中心的距离小于盘状物W半径，这样能够保证每次夹持盘状物W都以相同的力夹持盘状物W。

[0041] 盘状物固定装置还包括驱动装置，该驱动装置驱动限制杆9插入或拔出长圆孔。

[0042] 盘状物W可以是半导体晶片或者光盘或者平板显示器。

[0043] 下面具体说明从盘状物固定装置的使用方法。

[0044] 第一步：驱动装置驱动限制杆9从下方插入长圆孔中，限制凸轮3不能跟随卡盘主体1转动，并且按照与工艺时的方向ω相反的方向驱动所述转动轴2转动角度α，带动卡盘主体1转动，从而实现凸轮3与卡盘主体1相对转动。在这个过程中，相对卡盘主体1转动的凸轮3将夹持元件5的与凸轮3的接触端克服压缩弹簧6的弹簧力向外顶出，结合限制槽S2的阻挡，使夹持元件5的夹持端向外打开，将这一过程称为夹持元件5相对于卡盘主体1的爬坡过程，爬坡过程实现了打开夹持元件5的功能。

[0045] 第二步，当打开夹持元件5后，用机械手或其他工具将盘状物W放于卡盘状体1上，或从该夹持装置取出完成工艺的盘状物W。第三步：取放盘状物完成后，驱动转动轴2沿工艺时的方向ω带动卡盘主体1转动角度α，此时，卡盘主体挡块接触面S1与凸轮挡块接触面S3接触。在这个过程中，夹持元件5在压缩弹簧6的作用下沿卡盘主体1回缩，此时拉伸弹簧8可以使夹持元件5克服与凸轮3之间的摩擦力回到原位置，将这一过程称为夹持元件5相对于卡盘主体1的下坡过程，通过下坡过程，夹持元件5卡紧盘状物W。

[0046] 最后，从长圆孔中拔出限制杆9，驱动转动轴2带动卡盘主体1沿工艺方向ω旋转进行对盘状物W的工艺处理。

[0047] 本发明公开的一种盘状物固定装置结构简单、容易实现，不会对盘状物造成弯矩以及与夹持元件产生相对运动从而破坏盘状物，并且不限制机械手夹持该盘状物的方式。

[0048] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。