本发明属于基片盘锁紧，具体涉及一种用于电子束曝光机及类似工况要求的基片盘锁紧装置及其控制方法。
背景技术：
1、电子束曝光机是通过电子束流对带光刻胶的晶圆或基片(也可以不是圆形片)进行直写曝光的设备，在半导体工艺设备领域的地位和重要性非常高。基片锁紧装置是电子束曝光机的工件台中的一个功能部件，主要作用为对固定晶圆或曝光基片的基片盘进行夹紧固定，提供持续的预紧力使其维持在基准位置，以保障工艺过程中的高精度定位要求。
2、但相比其他半导体工艺设备，电子束曝光机具有一定的特殊性，其中最典型的是其工艺过程中的超高真空和弱磁(≤10nt)环境，同时在曝光区域的空间极度有限，因此在锁紧装置的设计上约束条件极多，实现该功能并且保证装置能够流畅运行是一个较大的挑战性。
3、目前，常规的锁紧装置主要采用两种思路，其一为常开设计，即非工作状态不提供锁紧功能，工作状态通过动力驱动装置进行锁紧；另一种为常闭设计，即非工作状态也保持锁紧功能，工作状态通过动力驱动装置暂时接触锁紧状态。两种不同模式的差异主要在于预紧力的来源是不是装置的可控驱动元件，如电机、气缸等动力源。其中，常开设计是比较常见的锁紧装置设计方案，但是需要动力源持续提供预紧力。而在电子束曝光机设备里，采用气缸会影响高真空环境，采用电机等会产生热和磁干扰，不是最优选择。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题主要面对电子束曝光机的特殊工况环境，针对其超高真空、弱磁(≤10nt)环境、空间极度有限的特点，提供一种小巧紧凑、可靠性高、具有较灵活的调节能力，低磁干扰的用于电子束曝光机的基片锁紧装置及其控制方法，本发明同样适用于与电子束曝光机同类工况要求的设备，相对目前比较常规的锁紧装置，本发明的装置几乎不产生磁干扰和热干扰，结构紧凑占用空间较小，可以通过可调节式的结构，根据实际工况需求将装置设定为更优工况，大大降低了对零件的加工精度要求，提高了实用性。
2、为实现上述目的，本发明可采用以下技术方案：
3、一种用于电子束曝光机的基片盘锁紧装置，包括底座，以及安装在底座上的驱动组件、转轴座、转轴、夹持组件、弹簧预紧组件和限位识别组件；所述转轴通过转轴座固定在底座上，转轴的一端与驱动组件连接，转轴的另一端与限位识别组件连接，所述限位识别组件用于辅助判断转轴转动范围的极限位置；所述夹持组件和弹簧预紧组件嵌套在转轴上，夹持组件用于锁紧基片盘，弹簧预紧组件用于提供弹簧转矩，以作为夹紧力；当进行基片盘锁紧时，通过驱动组件提供的驱动力克服弹簧预紧组件提供的弹簧转矩，实现转轴转动，进而带动夹持组件转动至预设位置，待基片盘传入载片位置后，驱动组件回转至锁紧位置，并不再提供驱动力，夹持组件在弹簧转矩的作用下提供持续的锁紧力，以锁紧基片盘。
4、作为本发明的进一步改进，所述夹持组件包括转轴夹和锁紧扣，所述转轴夹倾斜嵌套在转轴上，所述锁紧扣固定在转轴夹上，所述锁紧扣与基片盘接触。
5、作为本发明的进一步改进，所述锁紧扣内部为空心结构，且锁紧扣采用喇叭口形状。
6、作为本发明的进一步改进，所述弹簧预紧组件包括弹簧套筒、预紧弹簧和弹簧底座，所述弹簧套筒嵌套固定在转轴上，弹簧底座固定在底座上，预紧弹簧嵌套在转轴上，预紧弹簧的一端与弹簧套筒可拆卸连接，预紧弹簧的另一端与弹簧底座固定连接；通过调整预紧弹簧在弹簧套筒上的安装位置，为转轴提供预设的弹簧转矩。
7、作为本发明的进一步改进，所述弹簧套筒的端面设有多个安装孔，所述预紧弹簧与安装孔连接，多个所述安装孔围绕形成180°的半圆。
8、作为本发明的进一步改进，所述限位识别组件包括旋转挡光片、安装座和微型光电开关；所述旋转挡光片安装在安装座上，所述安装座与转轴的端部连接固定，所述微型光电开关安装在底座；当安装座随着转轴转动，使得旋转挡光片触发微型光电开关时，表明转轴转动至极限位置。
9、作为本发明的进一步改进，所述旋转挡光片包括第一旋转挡光片和第二旋转挡光片，所述微型光电开关包括第一微型光电开关和第二微型光电开关，所述第一微型光电开关和第二微型光电开关分别安装在安装座的左右两侧，所述第一旋转挡光片与第一微型光电开关相匹配，所述第二旋转挡光片与第二微型光电开关相匹配，以用于识别转轴左右转动的极限位置。
10、作为本发明的进一步改进，所述驱动组件包括电机、电机座和联轴器；所述电机通过电机座固定在底座上，电机的输出轴通过联轴器与转轴连接固定。
11、作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种适用于上述用于电子束曝光机的基片盘锁紧装置的控制方法，包括以下步骤；
12、步骤s1、待机状态：预紧弹簧处于自然状态，电机不上电；此时，锁紧扣位于基片盘的下方，不对基片盘的移动轨迹造成影响，基片盘沿着导轨进出；
13、步骤s2、打开动作：电机上电，进行正向旋转，预紧弹簧被扭转，转轴转至预设角度；此过程中，基片盘不在锁紧扣的上方；
14、步骤s3、夹紧动作：电机进行反向旋转，转轴带动锁紧扣反向转动，锁紧扣夹住基片盘，电机失电，弹簧扭力提供预紧；
15、步骤s4、回位动作：电机回位至初始位置，失电后恢复待机状态。
16、作为本发明的进一步改进，所述步骤s3中，当预紧弹簧扭转到打开位置时，锁紧扣再次位于基片盘的下方，此时基片盘可沿轨道自由进出，当基片盘被推至锁紧扣上方后，电机反转，带动转轴上的锁紧扣执行夹紧动作，转轴抵御预紧弹簧扭力的同时，跟随电机进行回位转动，直至锁紧扣刚好到达接触基片盘的位置，电机完全失电；
17、所述步骤s4中，若基片盘锁紧装置处于打开状态，锁紧扣上方没有基片盘，可通过电机执行回位动作至初始位置，预紧弹簧处于自然状态或微预紧状态，电机完全失电，基片盘锁紧装置再次变为待机状态。
18、与现有技术相比，本发明的优点在于：
19、1、本发明的用于电子束曝光机的基片盘锁紧装置，通过安装在底座上的驱动组件、转轴座、转轴、夹持组件、弹簧预紧组件和限位识别组件组成了基片盘锁紧装置的主体结构，具有结构小巧紧凑，对安装空间要求较低的特点；具体地，利用转轴座实现了转轴固定在底座上，将转轴的一端与驱动组件连接，另一端与限位识别组件连接，利用限位识别组件辅助判断转轴转动范围的极限位置，提高了控制的精准度；将夹持组件和弹簧预紧组件嵌套在转轴上，当进行基片盘锁紧时，通过驱动组件提供的驱动力克服弹簧预紧组件提供的弹簧转矩，实现转轴转动，进而带动夹持组件转动至预设位置，以锁紧基片盘，通过采用弹簧锁紧作为执行方式，锁紧动作与基片盘的接触具有一定“柔性”，不会像电机驱动夹紧的方式那样产生刚性元件之间的碰撞而影响精度和可靠性，并且装置由驱动组件直连转轴实现装置转动和回位，失电时靠弹簧持续夹紧，原理简单，可靠性高；与此同时，由于采用弹簧预紧，使得本装置在设备工艺过程中不会有电机工作，因此不会额外产生热、磁等效应，对工艺环境的影响程度极小，适合电子束曝光机这种对工艺环境异常苛刻的设备。
20、2、本发明的用于电子束曝光机的基片盘锁紧装置，通过在弹簧套筒连接预紧弹簧的安装端面上采用多孔位的设计来调整实现装置工作时的最佳预紧力，同时通过可调挡光片来实现转动角度的到位监测，应用上非常灵活，大大降低了对零件的设计和加工的精度要求，可以满足有准确夹紧力要求的设备使用。
21、3、本发明的用于电子束曝光机的基片盘锁紧装置的控制方法，通过转动的方式进行夹紧动作，来实现对基片盘的夹持，具体采用预紧弹簧作为夹持力的来源，而电机仅提供接触锁紧状态和进行锁紧动作的动力，该方案可以确保在设备工艺过程中电机并不需要进行工作，因此不会产生热效应、磁效应等不良因素的干扰。
1.一种用于电子束曝光机的基片盘锁紧装置，其特征在于，包括底座(1)，以及安装在底座(1)上的驱动组件、转轴座(5)、转轴(6)、夹持组件、弹簧预紧组件和限位识别组件；所述转轴(6)通过转轴座(5)固定在底座(1)上，转轴(6)的一端与驱动组件连接，转轴(6)的另一端与限位识别组件连接，所述限位识别组件用于辅助判断转轴(6)转动范围的极限位置；所述夹持组件和弹簧预紧组件嵌套在转轴(6)上，夹持组件用于锁紧基片盘，弹簧预紧组件用于提供弹簧转矩，以作为夹紧力；当进行基片盘锁紧时，通过驱动组件提供的驱动力克服弹簧预紧组件提供的弹簧转矩，实现转轴(6)转动，进而带动夹持组件转动至预设位置，待基片盘传入载片位置后，驱动组件回转至锁紧位置，并不再提供驱动力，夹持组件在弹簧转矩的作用下提供持续的锁紧力，以锁紧基片盘。
2.根据权利要求1所述的用于电子束曝光机的基片盘锁紧装置，其特征在于，所述夹持组件包括转轴夹(7)和锁紧扣(8)，所述转轴夹(7)倾斜嵌套在转轴(6)上，所述锁紧扣(8)固定在转轴夹(7)上，所述锁紧扣(8)与基片盘接触。
3.根据权利要求2所述的用于电子束曝光机的基片盘锁紧装置，其特征在于，所述锁紧扣(8)内部为空心结构，且锁紧扣(8)采用喇叭口形状。
4.根据权利要求2所述的用于电子束曝光机的基片盘锁紧装置，其特征在于，所述弹簧预紧组件包括弹簧套筒(9)、预紧弹簧(10)和弹簧底座(11)，所述弹簧套筒(9)嵌套固定在转轴(6)上，弹簧底座(11)固定在底座(1)上，预紧弹簧(10)嵌套在转轴(6)上，预紧弹簧(10)的一端与弹簧套筒(9)可拆卸连接，预紧弹簧(10)的另一端与弹簧底座(11)固定连接；通过调整预紧弹簧(10)在弹簧套筒(9)上的安装位置，为转轴(6)提供预设的弹簧转矩。
5.根据权利要求4所述的用于电子束曝光机的基片盘锁紧装置，其特征在于，所述弹簧套筒(9)的端面设有多个安装孔(91)，所述预紧弹簧(10)与安装孔(91)连接，多个所述安装孔(91)围绕形成180°的半圆。
6.根据权利要求4所述的用于电子束曝光机的基片盘锁紧装置，其特征在于，所述限位识别组件包括旋转挡光片(12)、安装座(13)和微型光电开关(14)；所述旋转挡光片(12)安装在安装座(13)上，所述安装座(13)与转轴(6)的端部连接固定，所述微型光电开关(14)安装在底座(1)；当安装座(13)随着转轴(6)转动，使得旋转挡光片(12)触发微型光电开关(14)时，表明转轴(6)转动至极限位置。
7.根据权利要求6所述的用于电子束曝光机的基片盘锁紧装置，其特征在于，所述旋转挡光片(12)包括第一旋转挡光片(121)和第二旋转挡光片(122)，所述微型光电开关(14)包括第一微型光电开关(141)和第二微型光电开关(142)，所述第一微型光电开关(141)和第二微型光电开关(142)分别安装在安装座(13)的左右两侧，所述第一旋转挡光片(121)与第一微型光电开关(141)相匹配，所述第二旋转挡光片(122)与第二微型光电开关(142)相匹配，以用于识别转轴(6)左右转动的极限位置。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的用于电子束曝光机的基片盘锁紧装置，其特征在于，所述驱动组件包括电机(2)、电机座(3)和联轴器(4)；所述电机(2)通过电机座(3)固定在底座(1)上，电机(2)的输出轴通过联轴器(4)与转轴(6)连接固定。
9.一种适用于权利要求1至8中任意一项所述的用于电子束曝光机的基片盘锁紧装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤；
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述步骤s3中，当预紧弹簧(10)扭转到打开位置时，锁紧扣(8)再次位于基片盘的下方，此时基片盘可沿轨道自由进出，当基片盘被推至锁紧扣(8)上方后，电机(2)反转，带动转轴(6)上的锁紧扣(8)执行夹紧动作，转轴(6)抵御预紧弹簧(10)扭力的同时，跟随电机(2)进行回位转动，直至锁紧扣(8)刚好到达接触基片盘的位置，电机(2)完全失电；
