CN113437014A - 一种晶圆加工设备用跨距可调节的定心夹紧装置 - Google Patents

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CN113437014A CN202110825467.XA CN202110825467A CN113437014A CN 113437014 A CN113437014 A CN 113437014A CN 202110825467 A CN202110825467 A CN 202110825467A CN 113437014 A CN113437014 A CN 113437014A
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sliding
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唐学千
金明来
金敬武
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Abstract

本发明提供一种晶圆加工设备用跨距可调节的定心夹紧装置，包括两个滑板导轨、硅棒承载装置、两个夹爪系统和夹爪系统驱动机构；所述夹爪系统包括滑板、夹爪导轨、两个夹爪和夹爪驱动机构，用于驱动两个所述夹爪沿所述夹爪导轨的延伸方向相向或相离运动。滑板导轨和夹爪导轨的延伸方向垂直设置，两个所述夹爪相对的面具有呈V型的夹口。本发明可以实现将不同直径规格的圆柱形晶圆毛坯棒料保持同一中心固定夹紧。且可根据不同长度硅棒，调节夹紧点跨距，保证晶圆毛坯中轴线水平。

Description

一种晶圆加工设备用跨距可调节的定心夹紧装置
技术领域
本发明涉及硅棒夹持技术领域，具体而言是一种晶圆加工设备用跨距可调节的定心夹紧装置。
背景技术
硅棒在进行磨削加工流程中，需要将一组夹爪对硅棒进行夹持上料，夹持点为硅棒的径向面，然后再由另一组夹爪对硅棒进行沿硅棒轴线方向移动，此组夹爪夹持硅棒的轴向端面，之后磨削头对硅棒进行磨削。在硅棒进行夹持上料过程中，由于硅棒在沿其轴线方向上的每个横截圆的圆度和直径呈不规则形状，而且不同规格的硅棒的长度和直径尺寸各异，需要采用不同的夹爪对其进行抓取，这样挺高了生产成本和加工时间。
同时因为硅棒的表面不规则，容易造成硅棒被夹持后，其轴线方向并不会与加工机床的轴线平行，不利于加工。
现有的硅棒夹持上料机构，不能够直接判断出硅棒的规格。
现有的硅棒夹持上料机构，在上料后由于另一组夹爪对硅棒进行轴向端面夹持，此时前一组夹爪还进行径向夹持，在对硅棒进行轴向方向移动时，容易造成第一组夹爪机构的损坏。
现有的硅棒夹持上料机构，承载硅棒的结构均为刚性承载，硅棒在被夹持后，硅棒会发生上下小尺寸的位移，因为刚性承载的缘故会造成硅棒表面发生破坏。
发明内容
根据上述技术问题，而提供一种晶圆加工设备用跨距可调节的定心夹紧装置。
本发明采用的技术手段如下：
一种晶圆加工设备用跨距可调节的定心夹紧装置，包括：
两个滑板导轨，两个所述滑板导轨平行设置，且延伸方向为前后延伸；
硅棒承载装置，位于两个所述滑板导轨之间，用于承载硅棒；
两个夹爪系统，两个所述夹爪系统的延伸方向为左右延伸，用于夹取所述硅棒承载装置所承载的所述硅棒；以及
夹爪系统驱动机构，用于驱动两个所述夹爪系统沿所述滑板导轨的延伸方向相向或相离运动；
所述夹爪系统包括：
滑板，其延伸方向为左右延伸，其底部通过滑板滑块与两个所述滑板导轨滑动连接；
夹爪导轨，位于所述滑板上，其延伸方向为左右延伸；
两个夹爪，两个所述夹爪的底部通过夹爪滑块与所述夹爪导轨滑动连接，两个所述夹爪相对的面具有呈V型的夹口；以及
夹爪驱动机构，位于所述滑板上，用于驱动两个所述夹爪沿所述夹爪导轨的延伸方向相向或相离运动。
本发明采用两个夹爪对中夹紧的方式，使硅棒抬起至同一中心位置，保证了硅棒的夹持精度，保证其轴线呈水平状态。同时采用了两个夹爪系统能够沿滑板导轨方向进行移动，实现了两个夹爪的夹紧点跨距调节的作用。保证了夹持精度的稳定性。
进一步地，所述硅棒承载装置包括：
托盘，所述托盘位于所述滑板的上方，且延伸方向为前后延伸，所述托盘的两端具有竖直向下延伸的竖板，所述托盘的长度大于或等于所述滑板导轨的长度；
晶托，固定在所述托盘的顶部，用于承载所述硅棒；
第一横板，固定在所述竖板上；
第二横板，位于所述第一横板的下方，与固定结构固定连接；
多个滑动导向杆，竖直穿过所述第一横板和所述第二横板；以及
多个第一弹簧，套设在所述滑动导向杆位于所述第一横板和所述第二横板之间的部分；以及
两个限位块，分别固定在所述第一横板的下表面和所述第二横板的上表面，用于限位。
本发明所提供的硅棒承装置，采用了浮动设计，硅棒放置在晶托上后，压缩第一弹簧，当夹爪夹持硅棒时，弹簧具有向上的弹力，推动晶棒向上运动，能够起到省力的作用，同时在减少了夹爪的径向夹持力的情况下，依然能够将硅棒夹起，保护晶棒的表面不受损害。
进步一地，所述夹爪系统驱动机构包括：
第一左右旋双螺母丝杠，其两个输出端分别与两个所述滑板的底部固定连接，其输入端为手轮或第一电机。第一左右旋双螺母丝杠实现了一个输出端就能够使两个丝杠螺母相向或相离运动，实现同步运动。第一左右旋双螺母丝杠为左右旋双螺母滚珠丝杠或左右旋双螺母梯形丝杠。
进步一地，所述第一左右旋双螺母丝杠通过浮动缓冲机构与所述滑板连接；
所述浮动缓冲机构包括：
丝杠固定座，固定在所述滑板的中部，所述第一左右旋双螺母丝杠的丝杆的中部通过所述丝杠固定座与所述滑板连接；
固定座，其位于所述丝杠固定座一旁，与固定结构固定连接；
导向螺栓，其延伸方向为前后延伸，其远离拧动端的一端穿过(仅穿过并不螺纹配合)所述固定座后与所述丝杠固定座固定连接；以及
第二弹簧，套设在所述导向螺栓上，其一端与所述固定座连接，另一端与所述丝杠固定座连接。
浮动缓冲机构的设置能够更好的保护滑板和第二左右旋双螺母丝杠，在硅棒被本发明所提供的夹爪夹持过程中，为了后续硅棒的磨削，会有其他夹爪对硅棒进行轴向夹持并搬运，在搬运过程中，第二弹簧对滑板和第二左右旋双螺母丝杠进行浮动缓冲，避免其发生破坏。
进步一地，所述夹爪驱动机构包括：
第二左右旋双螺母丝杠，其两个输出端分别与两个所述夹爪固定连接，其输入端为第二电机。
进步一地，还包括：夹爪张开位置反馈机构；
所述夹爪张开位置反馈机构包括：
丝杠轴承座，固定在所述滑板的一端，且其靠近所述第二电机，所述第二左右旋双螺母丝杠的丝杆的一端部通过所述丝杠轴承座与所述滑板连接；
夹爪张开位置触发开关，其安装在所述丝杠轴承座上，两个所述夹爪相离运动到最大行程时，靠近所述夹爪张开位置触发开关的夹爪碰触所述夹爪张开位置触发开关开启。
操纵者能够从操纵台直接看到夹爪处于最大张开位置，避免夹爪在其他位置时候与硅棒发生干涉。
进步一地，呈V字形的所述夹口在其开口的里端具有竖直面。这样的设置能够调整夹口的开度，使夹口不至于特别深。
进步一地，所述竖直面上安装有硅棒检测机构；
所述硅棒检测机构包括：
安装槽，加工在所述竖直面内，开口朝向所述夹口的开口外端延伸；
活塞，其外径与所述安装槽的内径相匹配，部分位于所述安装槽内，部分穿出所述安装槽的槽口；
活塞杆，左右延伸，一端穿过所述安装槽的槽底与所述活塞固定连接；
第三弹簧，位于所述安装槽内，且套设在所述活塞杆上，一端与所述活塞连接，另一端与所述安装槽的槽底连接，用于所述活塞杆复位；以及
触发开关，安装在所述夹爪不具有所述夹口的一侧，且靠近所述活塞杆的另一端；所述夹爪夹持所述硅棒后，所述活塞杆运动，所述活塞杆的另一端触发所述触发开关。
当夹持有硅棒时，硅棒会逼迫活塞杆向触发开关方向移动，进而碰触触发开关，此时能够检测夹爪中是否已经存在了硅棒。
进步一地，每个所述竖直面上的安装槽位置不同，或每个所述活塞穿出所述安装槽的槽口的长度不同。
安装槽的位置不同即可以体现出被夹持硅棒的直径范围信息，辨别硅棒的规格。同理，活塞穿出安装槽槽口的长度不同与能够体现出被夹持硅棒的直径范围信息。
进步一地，所述竖直面上安装有接触式位移传感器。上述硅棒检测机构也可以直接采用接触式位移传感器替代。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明可以实现将不同直径规格的圆柱形晶圆毛坯棒料保持同一中心固定夹紧。且可根据不同长度硅棒，调节夹紧点跨距，保证晶圆毛坯中轴线水平。且具有棒料夹紧直径规格检测及是否有料检测功能。且具有棒料受到轴向推力时卸荷功能。且具有棒料夹紧动作助推功能。且具有夹爪张开位置反馈功能。
基于上述理由本发明可在硅棒夹持等领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施方式中一种晶圆加工设备用跨距可调节的定心夹紧装置结构示意图。
图2为本发明具体实施方式中一种晶圆加工设备用跨距可调节的定心夹紧装置另一视角下结构示意图。
图3为本发明具体实施方式中浮动缓冲机构结构示意图。
图4为本发明具体实施方式中硅棒检测机构结构示意图。
图中：1、滑板导轨；2、滑板；3、夹爪导轨；4、夹爪；5、第二左右旋双螺母丝杠；6、第二电机；7、第一左右旋双螺母丝杠；8、手轮；9、托盘；10、晶托；11、第一横板；12、第二横板；13、滑动导向杆；14、第一弹簧；15、限位块；16、丝杠固定座；17、固定座；18、导向螺栓；19、第二弹簧；20、丝杠轴承座；21、夹爪张开位置触发开关；22、竖直面；23、安装槽；24、活塞；25、活塞杆；26、第三弹簧；27、触发开关。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1～4所示，一种晶圆加工设备用跨距可调节的定心夹紧装置，包括：
两个滑板导轨1，两个所述滑板导轨1平行设置，且延伸方向为前后延伸；
硅棒承载装置，位于两个所述滑板导轨1之间，用于承载硅棒；
两个夹爪系统，两个所述夹爪系统的延伸方向为左右延伸，用于夹取所述硅棒承载装置所承载的所述硅棒；
所述夹爪系统包括：
滑板2，其延伸方向为左右延伸，其底部通过滑板滑块与两个所述滑板导轨1滑动连接；
夹爪导轨3，位于所述滑板2上，其延伸方向为左右延伸；
两个夹爪4，两个所述夹爪4的底部通过夹爪滑块与所述夹爪导轨3滑动连接，两个所述夹爪4相对的面具有呈V型的夹口；以及
夹爪驱动机构，位于所述滑板2上，用于驱动两个所述夹爪4沿所述夹爪导轨3的延伸方向相向或相离运动。所述夹爪驱动机构包括第二左右旋双螺母丝杠5，其两个输出端分别与两个所述夹爪4固定连接，其输入端为第二电机6。
夹爪系统驱动机构，用于驱动两个所述夹爪系统沿所述滑板导轨的延伸方向相向或相离运动；所述夹爪系统驱动机构包括第一左右旋双螺母丝杠7，其两个输出端分别与两个所述滑板2的底部固定连接，其输入端为手轮8或第一电机。第一左右旋双螺母丝杠7实现了一个输出端就能够使两个丝杠螺母相向或相离运动，实现同步运动。第一左右旋双螺母丝杠7为左右旋双螺母滚珠丝杠或左右旋双螺母梯形丝杠。
所述硅棒承载装置包括：
托盘9，所述托盘9位于所述滑板2的上方，且延伸方向为前后延伸，所述托盘9的两端具有竖直向下延伸的竖板，所述托盘9的长度大于或等于所述滑板导轨的长度；
晶托10，固定在所述托盘9的顶部，用于承载所述硅棒；
第一横板11，固定在所述竖板上；
第二横板12，位于所述第一横板11的下方，与固定结构固定连接，所述固定结构可以是设置在两个滑板导轨1之间的固定板；
多个滑动导向杆13，竖直穿过所述第一横板11和所述第二横板12，滑动导向杆13可以是螺栓；以及
多个第一弹簧14，套设在所述滑动导向杆13位于所述第一横板11和所述第二横板12之间的部分；以及
两个限位块15，分别固定在所述第一横板11的下表面和所述第二横板12的上表面，用于限位。
进步一地，所述第一左右旋双螺母丝杠7通过浮动缓冲机构与所述滑板2连接；所述浮动缓冲机构包括：
丝杠固定座16，固定在所述滑板2的中部，所述第一左右旋双螺母丝杠7的丝杆的中部通过所述丝杠固定座16与所述滑板2连接；
固定座17，其位于所述丝杠固定座16一旁，与固定结构固定连接；
导向螺栓18，其延伸方向为前后延伸，其远离拧动端的一端穿过(仅穿过并不螺纹配合)所述固定座17后与所述丝杠固定座16固定连接；以及
第二弹簧19，套设在所述导向螺栓18上，其一端与所述固定座17连接，另一端与所述丝杠固定座16连接。
进步一地，还包括：夹爪张开位置反馈机构；
所述夹爪张开位置反馈机构包括：
丝杠轴承座20，固定在所述滑板2的一端，且其靠近所述第二电机6，所述第二左右旋双螺母丝杠5的丝杆的一端部通过所述丝杠轴承座20与所述滑板2连接；
夹爪张开位置触发开关21，其安装在所述丝杠轴承座20上，两个所述夹爪4相离运动到最大行程时，靠近所述夹爪张开位置触发开关21的夹爪4碰触所述夹爪张开位置触发开关21开启。
进步一地，呈V字形的所述夹口在其开口的里端具有竖直面22。这样的设置能够调整夹口的开度，使夹口不至于特别深。
进步一地，所述竖直面22上安装有硅棒检测机构；
所述硅棒检测机构包括：
安装槽23，加工在所述竖直面22内，开口朝向所述夹口的开口外端延伸；
活塞24，其外径与所述安装槽23的内径相匹配，部分位于所述安装槽23内，部分穿出所述安装槽23的槽口；
活塞杆25，左右延伸，一端穿过所述安装槽23的槽底与所述活塞24固定连接；
第三弹簧26，位于所述安装槽23内，且套设在所述活塞杆25上，一端与所述活塞24连接，另一端与所述安装槽23的槽底连接，用于所述活塞杆25复位；以及
触发开关27，安装在所述夹爪4不具有所述夹口的一侧，且靠近所述活塞杆25的另一端；所述夹爪4夹持所述硅棒后，所述活塞杆25运动，所述活塞杆25的另一端触发所述触发开关27。
进步一地，每个所述竖直面22上的安装槽23位置不同，或每个所述活塞24穿出所述安装槽23的槽口的长度不同。
上述硅棒检测机构也可以直接采用接触式位移传感器替代。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (10)

1.一种晶圆加工设备用跨距可调节的定心夹紧装置，其特征在于，包括：
两个滑板导轨，两个所述滑板导轨平行设置，且延伸方向为前后延伸；
硅棒承载装置，位于两个所述滑板导轨之间，用于承载硅棒；
两个夹爪系统，两个所述夹爪系统的延伸方向为左右延伸，用于夹取所述硅棒承载装置所承载的所述硅棒；以及
夹爪系统驱动机构，用于驱动两个所述夹爪系统沿所述滑板导轨的延伸方向相向或相离运动；
所述夹爪系统包括：
滑板，其延伸方向为左右延伸，其底部通过滑板滑块与两个所述滑板导轨滑动连接；
夹爪导轨，位于所述滑板上，其延伸方向为左右延伸；
两个夹爪，两个所述夹爪的底部通过夹爪滑块与所述夹爪导轨滑动连接，两个所述夹爪相对的面具有呈V型的夹口；以及
夹爪驱动机构，位于所述滑板上，用于驱动两个所述夹爪沿所述夹爪导轨的延伸方向相向或相离运动。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆加工设备用跨距可调节的定心夹紧装置，其特征在于，所述硅棒承载装置包括：
托盘，所述托盘位于所述滑板的上方，且延伸方向为前后延伸，所述托盘的两端具有竖直向下延伸的竖板，所述托盘的长度大于或等于所述滑板导轨的长度；
晶托，固定在所述托盘的顶部，用于承载所述硅棒；
第一横板，固定在所述竖板上；
第二横板，位于所述第一横板的下方，与固定结构固定连接；
多个滑动导向杆，竖直穿过所述第一横板和所述第二横板；以及
多个第一弹簧，套设在所述滑动导向杆位于所述第一横板和所述第二横板之间的部分；以及
两个限位块，分别固定在所述第一横板的下表面和所述第二横板的上表面，用于限位。
3.根据权利要求1所述的一种晶圆加工设备用跨距可调节的定心夹紧装置，其特征在于，所述夹爪系统驱动机构包括：
第一左右旋双螺母丝杠，其两个输出端分别与两个所述滑板的底部固定连接，其输入端为手轮或第一电机。
4.根据权利要求3所述的一种晶圆加工设备用跨距可调节的定心夹紧装置，其特征在于，所述第一左右旋双螺母丝杠通过浮动缓冲机构与所述滑板连接；
所述浮动缓冲机构包括：
丝杠固定座，固定在所述滑板的中部，所述第一左右旋双螺母丝杠的丝杆的中部通过所述丝杠固定座与所述滑板连接；
固定座，其位于所述丝杠固定座一旁，与固定结构固定连接；
导向螺栓，其延伸方向为前后延伸，其远离拧动端的一端穿过所述固定座后与所述丝杠固定座固定连接；以及
第二弹簧，套设在所述导向螺栓上，其一端与所述固定座连接，另一端与所述丝杠固定座连接。
5.根据权利要求1所述的一种晶圆加工设备用跨距可调节的定心夹紧装置，其特征在于，所述夹爪驱动机构包括：
第二左右旋双螺母丝杠，其两个输出端分别与两个所述夹爪固定连接，其输入端为第二电机。
6.根据权利要求5所述的一种晶圆加工设备用跨距可调节的定心夹紧装置，其特征在于，还包括：夹爪张开位置反馈机构；
所述夹爪张开位置反馈机构包括：
丝杠轴承座，固定在所述滑板的一端，且其靠近所述第二电机，所述第二左右旋双螺母丝杠的丝杆的一端部通过所述丝杠轴承座与所述滑板连接；
夹爪张开位置触发开关，其安装在所述丝杠轴承座上，两个所述夹爪相离运动到最大行程时，靠近所述夹爪张开位置触发开关的夹爪碰触所述夹爪张开位置触发开关开启。
7.根据权利要求1所述的一种晶圆加工设备用跨距可调节的定心夹紧装置，其特征在于，呈V字形的所述夹口在其开口的里端具有竖直面。
8.根据权利要求7所述的一种晶圆加工设备用跨距可调节的定心夹紧装置，其特征在于，所述竖直面上安装有硅棒检测机构；
所述硅棒检测机构包括：
安装槽，加工在所述竖直面内，开口朝向所述夹口的开口外端延伸；
活塞，其外径与所述安装槽的内径相匹配，部分位于所述安装槽内，部分穿出所述安装槽的槽口；
活塞杆，左右延伸，一端穿过所述安装槽的槽底与所述活塞固定连接；
第三弹簧，位于所述安装槽内，且套设在所述活塞杆上，一端与所述活塞连接，另一端与所述安装槽的槽底连接，用于所述活塞杆复位；以及
触发开关，安装在所述夹爪不具有所述夹口的一侧，且靠近所述活塞杆的另一端；所述夹爪夹持所述硅棒后，所述活塞杆运动，所述活塞杆的另一端触发所述触发开关。
9.根据权利要求8所述的一种晶圆加工设备用跨距可调节的定心夹紧装置，其特征在于，每个所述竖直面上的安装槽位置不同，或每个所述活塞穿出所述安装槽的槽口的长度不同。
10.根据权利要求7所述的一种晶圆加工设备用跨距可调节的定心夹紧装置，其特征在于，所述竖直面上安装有接触式位移传感器。
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