一种卡盘的水平调节装置以及使用该装置对卡盘进行水平调节的方法_2

文档序号:9766875阅读:来源:国知局
从固定座207上伸出有一根固定杆204,固定杆204的末端安装有一个调解螺母205,数字千分表206就搭载在调节螺母205的下方。旋拧该调节螺母205,能够控制数字千分表206在竖直方向上的高度,调节数字千分表206向上或向下运动。该调节螺母205还具有锁死功能,当数字千分表206到达理想位置时,锁死调节螺母205,数字千分表206的竖直高度即被固定,不会继续在竖直方向发生任何位移,从而保证了测量的准确性。在本发明中,出于在卡盘不同半径处测量多组数据的考虑,固定座、固定杆以及调节螺母的位置并不必须是完全固定的,在测量之前允许进行调节和变动。但是,在测量阶段,应当保证三者的位置不会发生改变,否则将影响测量结果,所以最直接的办法就是将它们全部都焊死固定,以保证其位置不会发生变动。
[0042]在本发明中,由于卡盘需要由旋转轴带动一起旋转,所以有必要将二者固定起来。实施例一中的卡盘201和旋转轴202是采用螺接方式进行固定的,也就是通过向卡盘201和旋转轴202打螺丝的方式将卡盘201和旋转轴202固定在一起。仰视该水平调节装置,如附图6,即可看到该实施例中所使用的三颗螺丝,更具体地说,是一种旋进螺丝210。三颗旋进螺丝210嵌在卡盘201之中,不仅起到了固定卡盘201和旋转轴202的作用,还肩负着精确调节卡盘201水平度任务。由于旋进螺丝201每旋转一周进动或退出的深度h是一定的,如实施例一中h = 1mm,所以只要计算出需要调节的深度,然后根据计算的深度旋拧对应的旋进螺丝210至相应的周数,即可精确调平。卡盘201与旋转轴202的连接方式可以参考【背景技术】中的附图1和附图2,实施例中的旋进螺丝210同样采用的是嵌入卡盘、由下而上的打入的。如果以图1、图2中的螺丝103比对为实施例一中的旋进螺丝210,则调节旋进螺丝210向内进动一定深度,即可抬升卡盘210 ;相反地,拧松旋进螺丝210使其退出一定距离,则卡盘201相应的一侧将降低。
[0043]而如图4所示,由于该实施例中的旋转轴202比较细,为了打入旋进螺丝210,在旋转轴202的底端设计有一方形的凸片结构208,该凸片结构208实际上与旋转轴202是一体的,其上打有三个与旋进螺丝210位置对应的螺孔209,三个螺孔209在同一个圆上。在图4中,对旋转轴202及凸片结构208的尺寸有所放大。
[0044]实施例一中总共打了三个旋进螺丝210,如图4和6所示。旋进螺丝210的数目至少应该有三个,因为三点才能确定一个平面。另外,由于调节水平时通常以其中一颗螺丝为基准,旋拧另外两个螺丝即可实现卡盘201的水平,所以打入更多的旋进螺丝210的意义并不大。
[0045]在图6中展示了,第一实施例中的三颗螺丝A1、A2和A3在O点所在的平面构成了一个正三角形Ct的三个顶点,且O点为这个正三角形α的几何中心。这样的设计对未来进行调节时的计算是有好处的,使O点到螺丝Al、Α2及A3的距离rl、r2和r3均相等,即rl = r2 = r3 = r,这对简化后续的计算过程十分有利。当然的,本发明中卡盘的中心O点也可以不用如此特殊,但O点至少应该在η个螺丝构成的η边形的内部、边上或端点处,而不宜在η边形外,这是因为螺丝打太偏,不利于调节,凸片结构或旋转轴的尺寸也将增大,且计算也很不方便。
[0046]本发明中使用的数字千分表,如第一实施例中的数字千分表206是一种灵敏的对长度、高度或深度进行测量的电子千分表,不仅能够读取高度数据,还能将连续测量的数据记录并反馈给计算机进行处理。数字千分表206的测量端,也即图3中数字千分表206的下端具有一定的伸缩性,当其抵住卡盘201后由于弹力的作用,将向内收缩,在表内精密的机械结构的作用下能够准确地给出卡盘201在相应位置处的高度数据,为计算和调节提供方便。因此,根据数字千分表206的工作原理,有必要使数字千分表206在进行测量时,也即卡盘201旋转时保证其测量端始终抵住卡盘201且有读数。否则,如果卡盘201的倾斜度过大,数字千分表206在下倾位置处将没有读数,也就无从对该处的卡盘201高度进行调节了。测量时,卡盘201旋转一周,相当于数字千分表206在卡盘201上画了一个圆周211,该圆周211的圆心为0,半径为R,其上任意一点的高度数据都得到了测量和记录。
[0047]结合图3和图5展示的是本发明第一实施例的俯视图,可以看到固定座207的上表面为一个方形的平面,其下方与一个圆柱形结构连为一体并与旋转轴202的凸片结构208相固定。本发明对固定座的形状并没有特殊要求,也并不一定与旋转轴必然相连,见后续实施例。
[0048]半导体工艺设备通常都能实现自动化,所以该水平调节装置在使用时一般会与计算机相连,由计算机根据数字千分表206反馈的信息进行计算或绘图。图7就给出了一张由该水平调节装置对卡盘201进行调平处理后所生成角度与卡盘高度数据的对应关系表。其中的横轴为数字千分表206以某一起始位置(0° )开始,旋转一周(360° )的各角度位置,其中的纵轴为相应位置处数字千分表206的读数。根据该关系表可以很明显的看出,图7中的曲线212对应卡盘201未调平的状况,不同角度位置处数字千分表206的读数不尽相同;而曲线213对应卡盘201已经被调平的状况,数字千分表206在各处的读数都相同,曲线213呈现为一条水平的线段。
[0049]图8-9是本发明的第二实施例,对比图3可以看到第二实施例基本具备了第一实施例的全部部件。第二实施例中的水平调节装置同样包括卡盘301、旋转轴302、固定座307和数字千分表306,固定座307上连接有一根固定杆304,在固定杆304的末端安装了调节螺母305,能够对数字千分表306的竖直高度进行调节,并将数字千分表306锁死在相应位置。旋转轴302绕其中心轴Y303旋转,并带动卡盘301 —起转动,旋转轴302始终处于竖直状态,且中心轴Y过卡盘的中心O点。不过,该实施例中的固定座307并没有与旋转轴302安装在一起,而是设置于整个卡盘301和旋转轴302的外侧,但这并不影响本发明技术方案的实施。当然地,固定杆304、固定座307以及调节螺母305在测试时的位置仍然需保持固定。
[0050]在本实施例中,旋转轴302相较于第一实施例的旋转轴202略粗,这是由于旋转轴302上并没有设置凸片结构,所以需要较粗的旋转轴302以便将螺孔309直接打在了旋转轴302与卡盘301相连接的端部位置,参见第二实施例的仰视图图9。本实施例中为了使卡盘301与旋转轴302连接在一起,共使用了四颗旋进螺丝310。这四颗旋进螺丝310分别为Al、A2、A3和A4,其在O点所在的水平面上构成一个不规则的四边形α的四个顶点,而且Al所在的位置与O点重合。虽然使用了四颗旋进螺丝310,但由于三点即可确定一个平面,所以在调节过程中只要选取其中的三颗进行调节即可实现卡盘301的水平。
[0051]下面将介绍与本发明两个具体实施例相对应的有关本发明水平调节方法的两个【具体实施方式】。
[0052]首先将结合附图10对本发明的原理进行阐释,图10中水平面401展示了卡盘恰好处于水平的状态,也就是本发明所最终期望达到的状态;而倾斜面402展示的是实际情况下由于各螺丝有高有低,导致卡盘倾斜的情形。Al为其中一颗螺丝与卡盘表面的交点,而BI为数字千分表所测圆周上的一点;同时,BI也是OAl所指方向上与数字千分表所测圆周的交点,OBl = R0 BI到水平面401的距离可由数字千分表测量获得,根据图中的相似关系可知,螺丝的进入深度(也即Al到水平面401的距离)与BI到水平面401的距离成比例,而且不同螺丝之间的台阶差也与圆周上对应点的台阶差成比例,因此可以利用这一关系计算螺丝需要调节的进入深度,进而根据螺丝每进动一周所进入或退出的深度h算出每颗螺丝需要旋拧的周数,即可实现对卡片的水平调节,使其最终达到水平面401所示的效果。
[0053]本发明的第一实施方式对应于上述第一实施例中的水平调节装置,具体为:
[0054]一种使用第一实施例中所述的装置对卡盘201进行水平调节的方法,包括步骤:
[0055]旋拧调节螺母调试数字千分表206的竖直高度,将数字千分表206的测量端调至抵住所述卡盘201且有读数的位置,驱动所述旋转轴202绕中心轴Y旋转,卡盘201在旋转轴202的带动下以中心O为圆心,以R为半径旋转,使数字千分表206在卡盘201转满一周的过程中始终有读数,数字千分表206的测量端遍历卡盘201上以O圆心、以R为半径的圆周上的各点;
[0056]测量数字千分表206的测量端到中心O点的距离R,得R = 280mm ;
[0057]控制卡盘201再次旋转,并由数字千分表206读取圆周上各点的高度数据;
[0058]在3个
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