處理盤狀製品的設備的製作方法

2023-06-10 20:18:36 1

專利名稱：處理盤狀製品的設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種通過轉子支撐盤狀製品以及轉動盤狀製品的設備，轉子包括用於支撐盤狀製品的支撐件，其中轉子位於處理室內。
背景技術：
WO 2007/101764A1披露了一種盤狀製品的流體處理設備，其包括用於支持盤狀製品以及繞轉軸轉動盤狀製品的旋轉頭，無接觸懸浮以及驅動旋轉頭的驅動工具，該驅動工具圍繞旋轉頭徑向排列，基本上與轉軸同軸的基本呈圓筒形狀的圓筒形壁，其中圓筒形壁列於旋轉頭和驅動工具之間。美國專利6，485，531中描述了合適的驅動裝置。本文中所披露的主動磁軸承和驅動裝置限制了定子與轉子之間的距離。美國專利5，845，662中提供了一些支持盤狀製品的方案。然而，這些支持工具結構複雜難以打開或需要最小轉速以便牢固支持盤狀製品。另一問題是在非常高的轉速下， 它們支持盤狀製品的力可強到損壞盤狀製品。本發明的目的在於提供一種在處理期間安全地支持盤狀製品的設備。

發明內容
本發明通過提供一種處理盤狀製品的設備解決了該問題，所述設備包括用於支持盤狀製品並繞垂直於盤狀製品的軸A轉動盤狀製品的卡盤，其中卡盤包括基體、與基體軸對稱排列的驅動環以及用於接觸盤狀製品的邊緣的夾持件，其中所述夾持件通過相對基體繞軸A扭轉驅動環可相對軸A離心移動，其中驅動環由磁力支持。如果卡盤由磁軸承支持和轉動時，這種配置特別有幫助(如美國專利6，485，531 或國際公布號W02007/101764A1所描述的主動磁軸承)。然而，這種裝置還可與錠子所驅動的常規卡盤結合使用。在一實施方式中，該設備包括用於在盤狀製品上分配流體的分配工具以及用於支持盤狀製品並繞垂直於盤狀製品的軸A轉動盤狀製品的卡盤，該卡盤包括基體、驅動環以及用於接觸盤狀製品的邊緣的夾持件，其中夾持件相對盤狀製品的中心離心移動，其中夾持件的離心移動由驅動環驅動，其中驅動環可轉動地安裝於基體，使得驅動環相對著基體繞軸A可轉動從而驅動夾持件，其中驅動環相對基體的相對轉動通過支持基體並轉動驅動環而進行或者通過支持驅動環並轉動基體而進行，因此待支持部件(驅動環或基體)通過磁力支持無需接觸相應的待支持部件。在這種情況下，待轉動部件(分別為基體或驅動環) 可通過磁力轉動無需接觸相應的待轉動部件。這種磁力通常建立在磁偶(magnetic couple)的兩元件之間。例如，這種偶可為例如下述之一
——2個永磁體——第一磁體固定於驅動環；第二磁體安裝於移動部件，其可徑向移動 (相對軸A徑向地)。例如，這種移動部件可由氣壓缸或電動線性電動機驅動。——一個永磁體和一個電磁體——第一磁體固定於驅動環；電磁體安裝於設備的非旋轉部件(例如，室壁)。在另一實施方式中，基體形成了具有容納驅動環的環形室的中空環。這種中空環可包括兩個或兩個以上的部件。這種部件可焊接、螺旋或者粘合在一起。優選，卡盤為磁懸浮的。這可通過主動磁軸承進行(如美國專利6，485，531所述) 或者通過高溫超導磁體所支撐的軸承進行。派生於澳大利亞專利申請號A 1987/2008的公開的專利申請進一步描述了這種包括高溫超導磁體的驅動裝置。通過這種配置，旋轉裝置的所有部件和夾持裝置的所有部件相對於處理流體可以實現密封。啟動打開/關閉裝置的部件可位於封閉處理室之外。在一實施方式中，驅動環為齒圈，夾持件為相對小齒輪(相對小齒輪的轉軸離心) 離心地凸出的凸輪，所述小齒輪由齒圈驅動。當齒圈相對基體扭轉時，小齒輪轉動，因而從小齒輪離心地凸出的凸輪(銷)連同小齒輪改變了它們與軸A的距離。因此，凸輪夾持盤狀製品的邊緣或者釋放盤狀製品。應理解為凸出的凸輪可安裝於小齒輪，或者凸輪和小齒輪可一體成型。優選，驅動環被彈性元件(如，彈簧)支持在待用位置，從而夾持件被推入關閉位置。當驅動環由磁力支持並且基體被扭轉時，驅動環逆著夾持力旋轉。然後，盤狀製品位於夾持件之間。其後，再次扭轉驅動環和基體回來，夾持件接觸盤狀製品的邊緣。結果，彈性元件的力牢固地夾持盤狀製品。在優選的實施方式中，該設備進一步包括環繞卡盤的壁，在處理盤狀製品期間卡盤自由懸浮在壁內。在這種情況下，必須配置部件(在其間建立磁力)以便在卡盤的基體轉動大約一定角度(例如，1° -10° )時可牢固地鎖定驅動環。在優選的實施方式中，環繞卡盤的壁為封閉室的一部分。這具有卡盤和盤狀製品在室內轉動而驅動卡盤和開啟夾持件的裝置仍在室外的優點。室僅在盤狀製品進入和離開時打開。在另一實施方式中，提供了用於在盤狀製品的兩個面上無阻礙分配流體的分配工具。如果分配流體包括液體時，這是有幫助的。


圖Ia-If示出按照本發明的一實施方式運行中的設備的簡要頂視圖。圖示出按照本發明的一實施方式的設備的不同視角圖。圖3a_3c示出本發明的另一實施方式。
具體實施例方式參照圖描述了按照本發明的一實施方式的設備200。圖加示出按照本發明的一實施方式的設備200的橫截透視圖。圖2b示出細節D2b (圖2a)的放大圖。圖2c示出細節D2b的側視圖。圖2d示出細節D2b (圖2a)的放大圖。圖加示出圖2b的相同視角，但是鎖定齒圈的永磁體255進入緊靠卡盤的永磁體233的位置。圖2f示出透過銷軸227和銷228的橫截透視圖的放大細節。設備200包括室、用於夾持和轉動晶片(盤狀製品)的環形卡盤220以及定子觀0。室包括圓筒形壁沈0、底板沈5以及頂板(未圖示)。上部分配管沈3穿過頂板， 下部分配管267穿過底板沈5。定子280安裝於與圓筒形壁沈0同軸的定子基板205。定子基板205可相對圓筒形壁沈0的圓筒形軸在軸向移動，例如，通過氣動升降工具。定子基板205與其所安裝的定子280具有中心口，所述中心口具有大於圓筒形壁260外徑的直徑。頂板也可軸向移動以便打開室。在關閉位置，頂板與圓筒形壁密封。定子280包括一些用於軸向軸承和徑向軸承的線圈以及驅動轉子觀5的線圈，轉子觀5為環形卡盤的一部分。這種配置稱為主動軸承，在美國專利6，485，531中被進一步描述了 °環形卡盤220的直徑小於圓筒形壁的內徑，使得其可在圓筒形壁沈0內自由漂浮和轉動。環形卡盤220包括內部卡盤基體221，所述內部卡盤基體221具有在圓周上環繞內部卡盤基體221外部的環形槽，環形槽起到驅動環230的軸承的作用。驅動環230體現為具有裡向齒231的齒圈230。裡向齒231驅動銷軸227的齒(參見圖2f)。該實施方式具有六個朝下導向銷軸227，其中每一個具有由驅動環230所驅動的小齒輪。安裝銷軸227以便其可繞軸A轉動，軸A平行於環形卡盤的轉軸。銷2 相對銷軸的轉軸A離心地安裝於銷軸227，以便在驅動環230轉動銷軸時銷改變其到環形卡盤中心的距離。換而言之，當驅動環230相對於卡盤基體221扭轉時，銷徑向移動。為了安裝驅動環230到卡盤基體221的環形槽內，驅動環230由兩個單獨的部分組成，當這兩個部分插入環形槽時是固定在一起的。卡盤基體221和驅動環230通過螺旋彈簧(未圖示)連接，以便驅動環230將銷2 推入靠近環形卡盤220中心的位置。兩個永磁體233安裝於齒圈230。至少二十四個轉子磁體285 (其為永磁體)中的多個，圍繞卡盤基體221均勻布置。這些轉子磁體285為驅動和軸承單元的一部分，即轉子 (主動軸承的元件)的一部分，其安裝於卡盤基體221。所述多個轉子磁體285和攜帶永磁體233的驅動環230被封閉在由卡盤基體221、 外部下卡盤蓋222以及轉子磁體蓋2 所提供的中空環形空間中。這種轉子磁體蓋2 可為不鏽鋼蓋。蓋222和229為環形，並與卡盤基體221同心。當裝配卡盤220時，銷軸227從上面插入到其各自的底座，以便如圖2f所示銷軸與卡盤基體221緊緊密封。每個銷軸227通過螺絲224固定於其位置。此外，每個銷軸可被銷軸和螺絲之間的螺旋彈簧壓入其底座。定子和主動軸承單元觀0附著於定子基板205，並相對圓筒形壁沈0同心地排列。 軸承單元280對應轉子磁體觀5，從而懸浮、支承和轉動卡盤220。主動軸承單元觀0的下方有兩個安裝於定子基板205的氣壓缸250。鎖定磁體 255(永磁體)列於在氣壓缸250的杆的遠端。鎖定磁體對應驅動環230的永磁體233。氣壓缸250排列以便鎖定磁體255可相對圓筒形壁沈0的軸徑向移動。例如，當銷打開以釋放晶片，進行以下程序。抬升定子基板205以及懸浮的卡盤220，以便圓筒形壁260不再位於鎖定磁體255和卡盤220之間的空隙中(參見圖2e)。此後，氣壓缸250移動鎖定磁體255靠近卡盤220，以及轉動卡盤，以便通過鎖定磁體鎖定永磁體233和驅動環230。此時，驅動環保持不動同時轉動卡盤，從而打開銷228。替代地，卡盤基體保持不動同時移動氣壓缸，以便鎖定磁體在切線方向轉動(沿著卡盤的圓周)，從而轉動驅動環。參考圖Ia-If描述銷打開裝置的操作。圖Ia-If為沿著關於圖2c所示平面1_1 的示意圖。圖Ia示出待用位置的設備。此處示出設備的120° (三分之一)部分。具有卡盤基體的121和外壁122的卡盤120容納齒圈130。齒圈130具有裡向齒131。具有銷1 的銷軸127排列以便齒輪咬合齒圈130(驅動環)的齒131。銷軸坐落於卡盤基體121上其各自底座中。卡盤基體121和驅動環130通過螺旋彈簧140連接以便驅動環130將銷1 推入最靠近環形卡盤120中心的位置中。通過圖Ib中的兩個小箭頭，可視化螺旋彈簧140的力。 沿著圓周排列有三個這種螺旋彈簧140，其安裝於卡盤基體120的安裝點125以及齒圈的安裝點135。鎖定磁體155固定於氣壓缸150的遠端。鎖定磁體155對應齒圈130的永磁體 133。例如，為了打開和關閉銷以抓住和釋放晶片，進行以下程序。抬升懸浮的卡盤120， 以便圓筒形壁160(參見圖Ie)不再位於鎖定磁體155和卡盤120之間的空隙中。因此， 圓筒形壁未圖示在圖Ia-Id以及圖If中。此後，轉動卡盤120，以便永磁體朝向鎖定磁體 155(圖 la)。然後氣壓缸150移動(參見箭頭L)鎖定磁體155靠近卡盤120(參見圖lb)，但是不接觸卡盤120，以便鎖定磁體鎖定永磁體133和驅動環130。此時，逆時針方向(Tccw)轉動卡盤120，同時驅動環130保持不動，從而順時針方向(TO)轉動銷軸，以及打開銷128(圖lc)，同時螺旋彈簧140伸長。晶片W(虛線)位於銷之間。然後順時針方向(見圖Id)轉動卡盤基體121以及逆時針方向(Tc)轉動銷軸，以便銷朝著中心移動並牢固的支持晶片W。螺旋彈簧140確保該關閉位置。此後，回撤鎖定磁體，通過卡盤120下降定子(未圖示)，以便圓筒形室壁160環繞卡盤(參見圖Ie)。此後，下降室蓋，從而封閉室。開始處理，意味著卡盤轉動以及按順序從上方和下方分配不同的液體。處理之後，再次打開室，再次抬升定子。為了釋放晶片，鎖定磁體155進入緊靠卡盤的位置。逆時針方向(Tccw)轉動卡盤，以便打開銷(To ；參見圖If)。圖3a和北示出本發明的另一實施方式。圖北示出沿著平面II-II的橫截面示意圖(參見圖3a)。圖3a示出沿著平面III-III的橫截示意圖(參見圖北)。在圖3a中示出設備的120°部分。具有卡盤基體321和外壁322的卡盤320容納具有裡向斜面332 的驅動環330。銷3 傾斜排列，以便其可相對軸X傾斜，從而從晶片的中心和朝晶片的中心移動銷的一末端。軸X平行於晶片W的切線，因此其垂直於平面11-11。銷軸承可具有球形的形狀，並坐落於卡盤基體321的其各自球形底座。這種底座還起到密封的作用。提供每一個銷的螺旋壓力彈簧326(銷靠近彈簧)以推動關閉位置中的銷。以這種方式，位於卡盤環形空間內的銷的那部分保持接觸驅動環330的對應斜面332。卡盤基體321和驅動環330通過螺旋彈簧340連接，以便驅動環330容許銷3 的遠端位於最靠近環形卡盤320中心的位置。沿著圓周排列有三個這種螺旋彈簧340，其安裝於卡盤基體320的安裝點325以及齒圈的安裝點335。所有銷靠近彈簧3 合在一起的力可選擇為足夠大，以致可忽略伸長彈簧340，或者這種彈簧可排列以推動驅動環進入相反方向，使得即使是在銷遠端夾持晶片時，斜面332 也可保持與銷接觸。鎖定磁體355固定於氣壓缸350的遠端。鎖定磁體355對應齒圈330的永磁體 333。例如，為了打開和關閉銷以抓住和釋放晶片，進行以下程序。抬升懸浮的卡盤320， 以便圓筒形壁360(參見圖3c)不再位於鎖定磁體355和卡盤320之間的空隙中。因此，圓筒形壁未圖示在圖3a和3c中。此後，轉動卡盤320，以便永磁體朝向鎖定磁體355 (圖3a 和 3c)。然後氣壓缸350移動鎖定磁體355靠近卡盤320，但是不接觸卡盤320，以便鎖定磁體鎖定永磁體333和驅動環330。此時，逆時針方向(Tccw)轉動卡盤320，同時驅動器環330保持不動，從而銷相對軸X傾斜，以及打開銷328(圖3c)，同時螺旋彈簧340伸長，壓縮螺旋壓縮彈簧326。晶片 W(虛線)位於銷之間。然後順時針方向(見圖Id)轉動卡盤基體321以及傾斜銷，以便銷朝著中心移動並牢固的支持晶片W。螺旋銷彈簧3 確保該關閉位置。進一步的程序類似於圖Ia-If中所描述的。
權利要求
1.一種用流體處理盤狀製品的設備，所述設備包括用於在所述盤狀製品上分配流體的分配工具以及用於支持所述盤狀製品並繞垂直於所述盤狀製品的軸A轉動所述盤狀製品的卡盤，所述卡盤包括基體、驅動環以及用於接觸所述盤狀製品的邊緣的夾持件，其中所述夾持件相對所述盤狀製品的中心離心移動，其中所述夾持件的所述離心移動由驅動環驅動，其中所述驅動環可轉動地安裝於所述基體，使得所述驅動環相對所述基體繞所述軸A 轉動從而驅動所述夾持件，其中所述驅動環相對所述基體的所述相對的轉動通過支持所述基體並轉動所述驅動環而進行或者通過支持所述驅動環並轉動所述基體而進行，因此待支持部件(驅動環或基體)通過磁力支持無需接觸相應的待支持部件。
2.根據權利要求1所述的設備，其中待轉動部件(分別為基體或驅動環)通過磁力轉動無需接觸相應的待轉動部件。
3.根據權利要求1所述的設備，其中所述基體形成具有環形室的中空環並且所述驅動環容納在所述環形室內。
4.根據權利要求1所述的設備，其中所述卡盤通過磁軸承自由懸浮。
5.根據權利要求1所述的設備，其中所述卡盤通過驅動裝置懸浮和轉動，所述驅動裝置選自主動磁軸承和高溫超導磁體所支持的軸承。
6.根據權利要求1所述的設備，其中所述驅動環為齒圈以及所述夾持件為離心地安裝於小齒輪的凸輪(相對所述小齒輪的轉軸離心)，所述小齒輪由所述齒圈驅動。
7.根據權利要求1所述的設備，其中所述驅動環被彈性元件支持在待用位置，從而所述夾持件被推入關閉位置。
8.根據權利要求1所述的設備，其中所述設備進一步包括環繞所述卡盤的壁，並且在處理所述盤狀製品期間，所述卡盤自由懸浮在所述壁內。
9.根據權利要求1所述的設備，其中環繞所述卡盤的所述壁為封閉室的一部分。
10.根據權利要求1所述的設備，其中提供分配工具以無阻礙分配流體到所述盤狀製品的兩個面上。
全文摘要
本發明涉及一種用流體處理盤狀製品的設備，所述設備包括用於在所述盤狀製品上分配流體的分配工具以及用於支持所述盤狀製品並繞垂直於所述盤狀製品的軸A轉動所述盤狀製品的卡盤，所述卡盤包括基體、驅動環以及用於接觸所述盤狀製品的邊緣的夾持件，其中所述夾持件相對所述盤狀製品的中心離心移動，其中所述夾持件的所述離心移動由驅動環驅動，其中所述驅動環可轉動地安裝於所述基體，使得所述驅動環相對所述基體繞所述軸A轉動從而驅動所述夾持件，其中所述驅動環相對所述基體的所述相對轉動通過支持所述基體並轉動所述驅動環而進行或者通過支持所述驅動環並轉動所述基體而進行，因此待支持部件(驅動環或基體)通過磁力支持無需接觸相應的待支持部件。
文檔編號H01L21/683GK102356460SQ201080012324
公開日2012年2月15日 申請日期2010年3月25日 優先權日2009年3月31日
發明者弗朗茨·康姆尼格, 託馬斯·維恩斯伯格, 賴納·奧博威格 申請人:朗姆研究公司