一种晶圆定位夹紧组件

技术领域

本发明涉及晶圆夹持领域，具体是涉及一种晶圆定位夹紧组件。

背景技术

晶圆（Wafer）是指硅半导体集成电路制作所用的硅芯片，由于其形状为圆形，故称为晶圆。晶圆是生产集成电路所用的载体，一般意义晶圆多指单晶硅圆片。

晶圆在清洗过程中，通过高速转动进行清洗，在清洗过程中，需要对晶圆进行夹持定位，从而避免其在转动过程中产生晃动。

中国专利：CN114899139B公开了一种晶圆定位夹紧组件，属于夹紧定位技术领域。该组件包括基座，顶面设置若干搭台，晶圆搭接在若干搭台上，基座内设有气流通道，基座的顶面上开设有与气流通道连通的气流出口，气流出口位于若干搭台之间；造气设备，基座安装在驱动机构的主轴上，主轴内部开设有流道，气流通道与流道的一端连通，流道的另一端通过进气块以及进气管与造气设备的出气口相连通，造气设备用于朝气流通道内通入气流以将晶圆吸附在搭台的顶面上；定位组件，安装在基座的顶面上，晶圆通过定位组件定位在基座的顶面上。

该申请通过伯努利原理对晶圆背面进行吸附保护，但是基座进行转动时，晶圆仅依靠伯努利原理进行吸附，可能无法进行较快速的转动，但是通过定位组件对晶圆进行夹持时，晶圆表面的有无法进行清洗的部位，导致晶圆的清洗效果不佳。

发明内容

针对现技术所存在的问题，提供一种晶圆定位夹紧组件，通过气电滑环、转动筒与连接环的配合，通过伯努利原理对晶圆进行初次定位并使晶圆与定位板上的牛眼轮接触，通过定位板和水平夹板的配合，对晶圆进行二次定位，并且随着定位环的转动，使晶圆进行自转，不仅能够对晶圆表面进行全面的清洗，还能够提高清洗效果。

为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种晶圆定位夹紧组件，包括工作台和转动设置在工作台上的气电滑环；还包括转动筒、连接环、定位环和定位自转机构；转动筒呈竖直状态设置在气电滑环顶部，转动筒内部同轴设置有导气柱，导气柱与转动筒之间形成环形气道，转动筒底部外壁设置有进气口，气电滑环的气体输出端与进气口连通，连接环同轴设置在转动筒顶部，连接环上端内壁设置有环形弧面，导气柱顶部设置有与环形弧面配合的导气盘； 定位环同轴设置在连接环外部，定位环顶部沿轴线方向径向设置有多个导向槽，每个导向槽内均滑动设置有滑动块，每个滑动块靠近定位环轴线的一侧设置有条形缺槽，每个条形缺槽内滑动设置有延伸板，每个延伸板靠近定位环轴线的一端设置有定位板，定位板上设置有多个用于对晶圆进行限位的牛眼轮；每个滑动块远离定位环轴线的一侧设置有第一电动推杆，每个第一电动推杆顶部设置有安装块，每个安装块靠近定位环轴线的一侧设置有三角形环槽，定位自转机构有多组，定位自转机构设置在对应安装块上并用于对晶圆进行夹紧，每组定位自转机构包括能够随着定位环的转动沿着三角形环槽滑动的水平夹板。

优选的，每组定位自转机构还包括连接套管、驱动齿轮、复位扭簧和单向轴承；每个安装块远离定位环轴线的一侧设置有匚形板，匚形板的长度方向与安装块的长度方向相同，匚形板中心处设置有朝向安装块延伸的固定杆；连接套管能够转动的套设在对应的固定杆上，连接套管靠近对应匚形板的一侧沿轴线方向设置有多个轮齿；每个匚形板上端中心处设置有L形安装板，每个L形安装板上设置有转动孔，驱动齿轮中心处设置有延伸杆，延伸杆能够转动的设置在转动孔内，驱动齿轮与连接套管的轮齿啮合；每个延伸杆上设置有限位环，复位扭簧套设在延伸杆上并且位于限位环与L形安装板之间；每个延伸杆上还缠绕有牵引绳，牵引绳位于限位环与驱动齿轮之间，L形安装板上端设置有穿绳孔，牵引绳通过穿绳孔并设置有配重球；单向轴承套设在连接套管上，单向轴承外壁设置有推动杆，三角形环槽位于推动杆转动所形成的圆形轨迹内部；每个水平夹板靠近安装块的一侧设置有与推动杆配合的反应杆，反应杆滑动设置在对应的三角形环槽内。

优选的，每个安装块靠近定位环轴线的一侧拐角处设置有连接柱，反应杆与对应连接柱之间设置有复位拉簧。

优选的，每个安装块上还设置有用于避免反应杆自转的限位机构。

优选的，每组限位机构还包括滑动条和定位套环；每个安装块靠近定位环轴线的一侧顶部设置有连接板，连接板沿长度方向设置有条形滑槽，滑动条呈竖直状态能够滑动的设置在条形滑槽内，滑动条顶部设置有贯穿滑动条的滑动孔；定位套环套设在对应的反应杆上，定位套环外壁设置有滑动杆，滑动杆能够滑动的设置在滑动孔内。

优选的，每个条形缺槽底部内壁设置有导向杆，导向杆竖直向上延伸穿过延伸板并设置有定位盘；每个导向杆上均套设有挤压弹簧，挤压弹簧位于延伸板与条形缺槽底部内壁之间。

优选的，每个延伸板顶部设置有两个用于抵触晶圆边缘处的滚轮。

优选的，每个水平夹板底部设置有多个安装孔，每个安装孔内壁镜像设置有两个定位槽，每个安装孔内均滑动设置有抵触柱，每个抵触柱靠近对应安装孔的一端外壁镜像设置有与定位槽配合的定位块，每个抵触柱靠近对应定位板的一端设置有橡胶垫；每个安装孔内部设置有缓冲弹簧，缓冲弹簧位于对应抵触柱与对应安装孔底部内壁之间；每个水平夹板底部设置有限位板，限位板上设置有多个用于供抵触柱穿过的限位孔。

优选的，每个导向槽内部还设置有用于调节导向块位置的第二电动推杆。

优选的，工作台底部设置有用于驱动气电滑环转动的伺服电机。

本申请相比较于现有技术的有益效果是：

1.本申请通过转动筒、气电滑环、连接环、定位环的配合，通过伯努利原理使晶圆能够贴合牛眼轮，在挤压弹簧的弹性力作用下，能够对晶圆进行初步定位的同时还能够避免清洗过程中的灰尘和杂质对晶圆背面造成污染，通过多个滑动块的配合，能够对不同规格的晶圆进行二次定位，从而进一步的确保晶圆转动过程中的稳定性。

2.本申请通过连接套管、驱动齿轮和单向轴承的配合，随着定位环不同速度的间歇性转动，水平夹板能够沿着三角形环槽滑动，从而使晶圆能够在公转的同时进行自转，不仅能够对晶圆表面进行全面的清洗，还能够提高清洗效果。

附图说明

图1是一种晶圆定位夹紧组件的正视图；

图2是一种晶圆定位夹紧组件的局部正视图；

图3是图2沿A-A方向的平面剖视图；

图4是一种晶圆定位夹紧组件的局部立体图一；

图5是图4中B处局部放大图；

图6是一种晶圆定位夹紧组件的局部立体分解图一；

图7是图6中C处局部放大图；

图8是图6中D处局部放大图；

图9是一种晶圆定位夹紧组件的局部立体分解图二；

图10是图9中E处局部放大图；

图11是一种晶圆定位夹紧组件的局部立体图二。

图中标号为：

1-工作台；11-气电滑环；12-伺服电机；

2-转动筒；21-导气柱；211-导气盘；22-环形气道；23-进气口；

3-连接环；31-环形弧面；

4-定位环；41-导向槽；411-第二电动推杆；42-滑动块；421-条形缺槽；422-第一电动推杆；43-延伸板；431-定位板；432-牛眼轮；433-滚轮；44-安装块；441-三角形环槽；442-连接柱；443-连接板；444-条形滑槽；45-匚形板；451-固定杆；452-L形安装板；453-转动孔；454-穿绳孔；46-导向杆；461-定位盘；462-挤压弹簧；

5-定位自转机构；51-水平夹板；511-反应杆；512-复位拉簧；513-安装孔；514-定位槽；515-抵触柱；516-定位块；517-橡胶垫；518-缓冲弹簧；52-连接套管；521-轮齿；53-驱动齿轮；531-延伸杆；532-限位环；533-牵引绳；534-配重球；54-复位扭簧55-单向轴承；551-推动杆；56-限位板；561-限位孔；

6-限位机构；61-滑动条；611-滑动孔；62-定位套环；621-滑动杆。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

参见图1至图11所示，一种晶圆定位夹紧组件，包括工作台1和转动设置在工作台1上的气电滑环11；还包括转动筒2、连接环3、定位环4和定位自转机构5；转动筒2呈竖直状态设置在气电滑环11顶部，转动筒2内部同轴设置有导气柱21，导气柱21与转动筒2之间形成环形气道22，转动筒2底部外壁设置有进气口23，气电滑环11的气体输出端与进气口23连通，连接环3同轴设置在转动筒2顶部，连接环3上端内壁设置有环形弧面31，导气柱21顶部设置有与环形弧面31配合的导气盘211； 定位环4同轴设置在连接环3外部，定位环4顶部沿轴线方向径向设置有多个导向槽41，每个导向槽41内均滑动设置有滑动块42，每个滑动块42靠近定位环4轴线的一侧设置有条形缺槽421，每个条形缺槽421内滑动设置有延伸板43，每个延伸板43靠近定位环4轴线的一端设置有定位板431，定位板431上设置有多个用于对晶圆进行限位的牛眼轮432；每个滑动块42远离定位环4轴线的一侧设置有第一电动推杆422，每个第一电动推杆422顶部设置有安装块44，每个安装块44靠近定位环4轴线的一侧设置有三角形环槽441，定位自转机构5有多组，定位自转机构5设置在对应安装块44上并用于对晶圆进行夹紧，每组定位自转机构5包括能够随着定位环4的转动沿着三角形环槽441滑动的水平夹板51。

气电滑环11能够在定位环4转动时，为第一电动推杆422进行供电；工作人员将晶圆放置在连接环3上方并调节多个滑动块42的位置，使晶圆能够位于多个定位板431上方并且与牛眼轮432贴合，随后，通过气电滑环11向环形气道22内输送气体，气体沿着环形气道22从环形弧面31与导气盘211之间的间隙排出，从而使晶圆背面的气压小于晶圆正面的气压，通过伯努利原理，对晶圆进行初步定位，随后，工作人员调节第一电动推杆422，第一电动推杆422带动安装块44朝向靠近晶圆方向移动，从而使水平夹板51能够与晶圆表面接触，车在水平夹板51与定位板431的配合下，从而能够对不同规格的晶圆进行二次定位，进一步的提高晶圆的稳定性；随此时，工作人员调节气电滑环11，气电滑环11带动连接环3进行转动，随着连接环3的转动，固定套设在连接环3外部的定位环4能够进行转动，从而带动晶圆进行转动，此时，通过外部冲洗设备（图中未示出）对晶圆表面进行冲洗，此时，晶圆底部的气体不仅能够对晶圆进行定位，还能够避免冲洗过程中的灰尘和液体对晶圆背面造成污染；随着转动环的转动，水平夹板51能够沿着三角形环槽441滑动，三角形环槽441优选为等腰三角形形状，当水平夹板51从三角形环槽441底部一角移动至三角形环槽441顶部时，从而对晶圆松动，此时，晶圆在伯努利原理作用下，与定位板431上的牛眼轮432贴合，当水平夹板51从三角形环槽441顶部朝向三角形环形槽另一角移动时，水平夹板51与定位板431呈交错设置，随后，水平夹板51沿着三角形环槽441底部继续移动，在牛眼轮432的配合下，能够使晶圆在公转的前提下进行自转，从而能够对晶圆表面进行全面清洗的同时还能够提高清洗的效果。

参见图6至图9所示，每组定位自转机构5还包括连接套管52、驱动齿轮53、复位扭簧54和单向轴承55；每个安装块44远离定位环4轴线的一侧设置有匚形板45，匚形板45的长度方向与安装块44的长度方向相同，匚形板45中心处设置有朝向安装块44延伸的固定杆451；连接套管52能够转动的套设在对应的固定杆451上，连接套管52靠近对应匚形板45的一侧沿轴线方向设置有多个轮齿521；每个匚形板45上端中心处设置有形安装板452L，每个形安装板452L上设置有转动孔453，驱动齿轮53中心处设置有延伸杆531，延伸杆531能够转动的设置在转动孔453内，驱动齿轮53与连接套管52的轮齿521啮合；每个延伸杆531上设置有限位环532，复位扭簧54套设在延伸杆531上并且位于限位环532与形安装板452L之间；每个延伸杆531上还缠绕有牵引绳533，牵引绳533位于限位环532与驱动齿轮53之间，形安装板452L上端设置有穿绳孔454，牵引绳533通过穿绳孔454并设置有配重球534；单向轴承55套设在连接套管52上，单向轴承55外壁设置有推动杆551，三角形环槽441位于推动杆551转动所形成的圆形轨迹内部；每个水平夹板51靠近安装块44的一侧设置有与推动杆551配合的反应杆511，反应杆511滑动设置在对应的三角形环槽441内。

由于反应杆511穿过三角形环槽441，从而使位于三角形环槽441内部处于悬浮状态，通过匚形板45和固定杆451对三角形环槽441的位置进行定位，从而确保反应杆511能够滑动的设置在三角形滑槽内；当定位环4进行转动时，配重球534在离心力作用下，从而拉动牵引绳533，牵引绳533缠绕在延伸杆531上，从而带动延伸杆531克服复位扭簧54的扭力进行转动，随着延伸杆531的转动，驱动齿轮53通过轮齿521带动连接套管52进行转动，随着连接套管52的转动，从而带动单向齿轮进行转动，单向齿轮带动推动杆551沿着固定杆451轴线进行转动，随着推动杆551的转动，推动杆551与反应杆511接触，使反应杆511能够沿着三角形环槽441进行移动，从而使晶圆进行逐步的自转，当连接套管52转动一周后，定位环4的转动速度下降，从而使配重球534的离心力下降，在复位扭簧54的扭力作用下，牵引绳533进行卷收，从而能够进行连续的使晶圆进行自转，晶圆的自转方向与定位环4的公转方向相反，通过转动环转动速度的间隙性变化，不仅能够使晶圆进行连续的自转，还能够使液体与晶圆表面的接触时间增加，从而提高清洗效果。

参见图6、图8和图11所示，每个安装块44靠近定位环4轴线的一侧拐角处设置有连接柱442，反应杆511与对应连接柱442之间设置有复位拉簧512。

在定位环4未进行转动时，通过设置有复位拉簧512，使水平夹板51能够位于定位板431正上方，从而便于对晶圆进行夹持定位，当反应杆511沿着三角形环槽441移动时，复位拉簧512被拉伸，从而能够对反应杆511进行引导，使反应杆511能够更快的沿着三角形环槽441移动。

参见图6、图8和图11所示，每个安装块44上还设置有用于避免反应杆511自转的限位机构6，每组限位机构6还包括滑动条61和定位套环62；每个安装块44靠近定位环4轴线的一侧顶部设置有连接板443，连接板443沿长度方向设置有条形滑槽444，滑动条61呈竖直状态能够滑动的设置在条形滑槽444内，滑动条61顶部设置有贯穿滑动条61的滑动孔611；定位套环62套设在对应的反应杆511上，定位套环62外壁设置有滑动杆621，滑动杆621能够滑动的设置在滑动孔611内。

通过设置有滑动条61，滑动条61能够滑动的设置在条形滑槽444内，条形滑槽444的长度大于三角形环槽441底部长度，随着反应杆511沿着三角形环槽441滑动，滑动条61能够确保定位套环62上的滑动杆621保持竖直状态，从而避免反应杆511在移动过程中进行转动，滑动孔611能够为滑动杆621的移动提供避让的空间，从而避免滑动杆621随着反应杆511的移动，从滑动孔611内脱落。

参见图6和图9所示，每个条形缺槽421底部内壁设置有导向杆46，导向杆46竖直向上延伸穿过延伸板43并设置有定位盘461；每个导向杆46上均套设有挤压弹簧462，挤压弹簧462位于延伸板43与条形缺槽421底部内壁之间。

通过设置有挤压弹簧462，当晶圆与定位板431接触后，能够起到缓冲作用的同时，还能够使牛眼轮432与晶圆下表面接触，从而确保晶圆的稳定性。

参见图5和图6所示，每个延伸板43顶部设置有两个用于抵触晶圆边缘处的滚轮433。

当滑动块42朝向靠近定位环4轴线方向移动时，设置在延伸板43上的滚轮433能够与晶圆边缘处贴合，水平夹板51与多个牛眼轮432能够对晶圆进行夹持定位；当水平夹板51沿三角形环槽441移动时，滚轮433能够对晶圆水平方向上的位移进行限制，从而避免晶圆在转动过程中，产生偏移，提高晶圆夹持的稳定性。

参见图9和图10所示，每个水平夹板51底部设置有多个安装孔513，每个安装孔513内壁镜像设置有两个定位槽514，每个安装孔513内均滑动设置有抵触柱515，每个抵触柱515靠近对应安装孔513的一端外壁镜像设置有与定位槽514配合的定位块516，每个抵触柱515靠近对应定位板431的一端设置有橡胶垫517；每个安装孔513内部设置有缓冲弹簧518，缓冲弹簧518位于对应抵触柱515与对应安装孔513底部内壁之间；每个水平夹板51底部设置有限位板56，限位板56上设置有多个用于供抵触柱515穿过的限位孔561。

通过限位板56的设置，能够对抵触柱515的位置进行限制，避免其由于缓冲弹簧518的弹性力被推出安装孔513；当抵触柱515与晶圆表面接触后，通过设置有缓冲弹簧518，从而能够避免抵触柱515与晶圆表面的刚性接触，确保晶圆的完整性。

参见图4所示，每个导向槽41内部还设置有用于调节导向块位置的第二电动推杆411。

第二电动推杆411用于驱动滑动块42沿导向槽41滑动，第二电动推杆411通过气电滑环11供电，工作人员他通过调节多个第二电动推杆411，从而能够对不同规格的晶圆进行夹持定位，从而提高装置的实用性。

参见图1所示，工作台1底部设置有用于驱动气电滑环11转动的伺服电机12。

通过设置有伺服电机12，能够实现对定位环4的不同转速的间隙性驱动，进而能够使晶圆能够进行自转，确保晶圆的清洗效果。

以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。