CN103233209A

CN103233209A - 一种样品架

Info

Publication number: CN103233209A
Application number: CN2013101388132A
Authority: CN
Inventors: 赵德胜; 张永红; 黄宏娟; 张宝顺
Original assignee: Suzhou Institute of Nano Tech and Nano Bionics of CAS
Current assignee: Suzhou Institute of Nano Tech and Nano Bionics of CAS
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2033-04-19
Also published as: CN103233209B

Abstract

本发明公开了一种样品架，包括用于承载样品的样品放置架、用于调节样品表面的一选定点与蒸发源距离的距离调节机构、以及用于调节蒸发源的表面法线与蒸发源和样品表面的一选定点的连线之间的夹角的角度调节机构。距离调节机构经一中空固定架与角度调节机构固定连接，样品放置架经角度调节机构与中空固定架固定连接。距离调节机构可通过伸缩机构调节样品与蒸发源的距离及其在轴向上的稳定性，角度调节机构利用丝杆螺母配合调节角度值，并由刻度盘和刻度指针显示所调节角度值。本发明结构简单，能够与现有的蒸镀样品架及膜厚控制系统兼容，满足蒸镀工艺均匀性与蒸发速率可控性的要求，节省蒸发材料，降低成本。

Description

一种样品架

技术领域

本发明特别涉及一种可调节高度、角度的样品架，其可应用于在真空蒸镀过程中放置样品。

背景技术

在现代半导体制备工艺中，生产型蒸镀设备所配置的样品架一次可以对数片样品进行蒸镀。为了保证蒸镀薄膜的均匀性，一般样品和蒸发源之间的距离比较远，有的设备中样品与蒸发源之间的距离可达到100cm左右。但如果不是进行规模化生产，仅仅是为了进行某些工艺试验而进行蒸镀，那么仍然采用与大规模生产相同的样品架势必造成资源的浪费。

因此，如何在保证与现有蒸镀样品架和膜厚控制系统兼容的前提下，设计一种既能满足少量蒸镀试验用的要求，又能同时满足蒸镀工艺均匀性、蒸发速率可控性要求的样品架，已经成为业界需要解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种样品架，其可以实现对待蒸镀样品与蒸发源之间的距离和角度的方便快捷地调节，从而克服现有技术中的不足。

为了实现上述发明目的，本发明提供的一种样品架包括：

用于承载样品的样品放置架；

至少用于调节样品表面的一选定点与蒸发源距离的距离调节机构；

至少用于调节蒸发源的表面法线与蒸发源和样品表面的一选定点的连线之间的夹角的角度调节机构；

其中，所述样品放置架与所述角度调节机构和距离调节机构固定连接。

作为较为优选的实施方案之一，所述距离调节机构可经一中空固定架与角度调节机构固定连接，所述样品放置架经角度调节机构与中空固定架固定连接。

作为较为优选的实施方案之一，所述样品架还可包括：

用以与蒸镀设备的旋转驱动机构固定连接的定位悬挂件，所述定位悬挂件与样品放置架固定连接。

作为较为优选的实施方案之一，所述定位悬挂件依次经距离调节机构、中空固定架及角度调节机构与样品放置架固定连接。

进一步的，所述定位悬挂件上设有与蒸镀设备的旋转驱动机构配合的卡槽。

作为较为优选的实施方案之一，所述距离调节机构包括伸缩机构，所述伸缩机构可包括：

内轴和外筒，所述外筒套设在内轴上，并可与内轴相对滑动；

以及，用于将内轴和外筒于选定位置相对固定的锁止机构。

其中，所述锁止机构可采用本领域人员习用的各类锁止机构，如，按键式锁止机构、螺纹锁止机构等等。即以螺纹锁止机构为例，其可包括：穿设于所述外筒筒壁上的一个或多个螺丝，以及，分布在所述内杆外壁上的一个或多个凹槽，通过将所述螺丝与所述凹槽配合，可调节所述伸缩机构的长度。

作为较为优选的实施方案之一，所述角度调节机构包括带有旋钮的丝杆和与丝杆匹配的螺母，所述丝杆与样品放置架固定连接。

进一步的，所述角度调节机构还可包括角度指示机构，所述角度指示机构包括固定在所述样品放置架上的刻度指针以及固定在所述中空固定架上的刻度盘，所述丝杆穿设于分布在中空固定架上的轴孔内。

在一具体应用例中，所述角度固定机构还可包括与中空固定架固定连接的两个以上固定端，所述该两个以上固定端上间隔设有两个以上同轴贯通的轴孔，所述丝杆依次穿过所述轴孔，所述平板固定器设于相邻两个固定端之间，并与丝杆固定连接，所述螺母设置于一固定端的外侧且靠近丝杆带有旋钮的一端。显然的，前述固定端亦可采用与中空固定架一体设置的结构。

作为较为优选的实施方案之一，所述样品放置架包括平板固定器，所述平板固定器上分布有用于放置样品的槽孔结构。

作为较为优选的实施方案之一，所述中空固定架包括中部设有通孔的矩形平板，所述通孔的中心设有三叉支撑结构，所述三叉支撑结构的中部与距离调节结构固定连接，所述矩形平板的至少一侧边缘部固定连接有角度调节机构和样品放置架。

与现有技术相比，本发明的优点至少在于：可以节省蒸发材料，蒸镀相同厚度的薄膜时，利用本发明所需材料只需设备原有样品架的30％左右，并且薄膜均匀性小于±3%。另外可以根据待蒸镀样品的试验要求，调节样品与蒸发源之间的高度和角度，实现四个不同样品位置的试验需求，一次可以制备多种不同结构的样品，并且其能与现有蒸镀样品架及膜厚控制系统兼容，满足蒸镀工艺均匀性与蒸发速率可控性的要求，节省蒸发材料，降低成本。

附图说明

为具体说明本发明的结构，下面结合附图和具体实施方式，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1是本发明一较佳实施例的立体图。

图2是本发明一较佳实施例的伸缩机构的结构示意图；

附图标记说明：1-伸缩机构、11-外筒、12-螺丝、13-内轴、14-凹槽、21-丝杆、22-螺母、23-固定端、24-轴孔、31-刻度盘、32-刻度指针、4-中空固定机构、41-矩形平板、42-三叉支撑单元、5-样品放置架。

具体实施方式

以下结合附图及一较佳实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

参阅图1，本实施例提供了一种可以调节样品与蒸发源之间高度和角度的样品架，其包括：用于承载样品的样品放置架5、用于调节样品表面的一选定点与蒸发源距离的距离调节机构、以及用于调节蒸发源的表面法线与蒸发源和样品表面的一选定点的连线之间的夹角的角度调节机构。

进一步的，前述距离调节机构可通过一中空固定架4与角度调节机构固定连接，而前述样品放置架5可通过角度调节机构与中空固定架4固定连接。

进一步的，请继续参阅图1，前述样品放置架5可包括平板固定器，在平板固定器上分布有用于放置样品的槽孔结构。

前述角度调节机构可包括角度固定机构和角度指示机构。更为具体的，前述角度固定机构包括带有旋钮的丝杆21和与丝杆21匹配的螺母22，所述丝杆21与样品放置架5固定连接。

又及，前述角度固定机构还可包括与中空固定架4固定连接的两个以上固定端23，该两个以上固定端23上间隔设有两个以上同轴贯通的轴孔24，所述丝杆21依次穿过所述轴孔24，平板固定器设于相邻两个固定端23之间，并与丝杆21固定连接，螺母22设置于一固定端23的外侧且靠近丝杆21带有旋钮的一端。显然，前述固定端23亦可采用与中空固定架4一体设置的结构。

前述角度指示机构包括固定在样品放置架5上的刻度指针32以及固定在中空固定架4上的刻度盘31。刻度盘31与刻度指针32相配合用于显示角度固定机构调节的角度值，也就是能够显示出蒸发源的表面法线与蒸发源和样品表面的一选定点的连线之间的夹角值。

前述中空固定架4可采用中部设有通孔的矩形平板41，在通孔的中心设有三叉支撑结构42，所述三叉支撑结构42的中部与距离调节结构固定连接，所述矩形平板41的至少一侧边缘部固定连接有角度调节机构和样品放置架5。

前述距离调节机构可选用伸缩机构1，参见图2，该伸缩机构1可包括：内轴13和外筒11，所述外筒11套设在内轴13上，并可与内轴13相对滑动；以及，用于将内轴13和外筒11于选定位置相对固定的锁止机构。

前述锁止机构可采用本领域人员习用的各类锁止机构，如，按键式锁止机构、螺纹锁止机构等等。以螺纹锁止机构为例，其可包括：穿设于所述外筒11筒壁上的一个或多个螺丝12，以及，分布在所述内轴13外壁上的一个或多个凹槽14，通过将所述螺丝12与所述凹槽14配合，调节所述伸缩机构1的长度。

另外，本发明还包括用以与蒸镀设备的旋转驱动机构固定连接的定位悬挂件（图中未示出），所述定位悬挂件依次经距离调节机构、中空固定架4及角度调节机构与样品放置架5固定连接。

前述定位悬挂件上还可设有与蒸镀设备的旋转驱动机构（如，自转驱动轴等）配合的卡槽。

在工作过程中，可按照如下原理调节样品与蒸发源高度、角度，即：

根据真空腔室里样品上任意一点所蒸镀的膜厚t可表示为：

其中K为常数，θ表示蒸发源的表面法线与蒸发源和样品表面上S点连线的夹角，φ表示S点处的表面法线与蒸发源和S点连线的夹角，r表示蒸发源与S点的距离。根据这一公式计算出样品与蒸发源之间高度与角度的数值。

当样品放置在样品放置架5上时，根据样品所需蒸镀的厚度调节伸缩机构1，当调整到合适位置时，通过旋紧螺丝12固定伸缩机构1的长度。对于样品与蒸发源的角度，根据上述计算得出蒸发源的表面法线与蒸发源和样品表面的一选定点的连线之间的夹角的度数，通过将刻度盘31调整到所需度数，也就确定样品的角度位置，旋紧丝杆21，从而使样品放置架5呈一所需角度来放置样品。

另外，藉由前述定位悬挂件与蒸镀设备自有的旋转驱动机构（自转轴等）相连接，使样品同时具有自转功能，从而有效保证蒸镀工艺的均匀性。

为了能使本发明可以满足多个不同样品的不同角度的蒸镀需求，可在中空固定机构4的周缘环绕设置多个独立样品放置架5及角度调节机构，以满足不同角度需求。

本发明样品架可以节省蒸发材料，蒸镀相同厚度的薄膜时，此样品架所需材料只需设备原有样品架的30％以下，并且薄膜均匀性小于±3%。由于样品表面与蒸发源之间角度可以调节，多个不同位置的样品可以进行不同的角度设置，一次工艺可以进行多种不同角度的工艺试验，在进行掠入射角沉积工艺时，一次可以制备多种结构的样品。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1. 一种样品架，其特征在于，包括：

用于承载样品的样品放置架；

2. 根据权利要求1所述的样品架，其特征在于，所述距离调节机构经一中空固定架与角度调节机构固定连接，所述样品放置架经角度调节机构与中空固定架固定连接。

3. 根据权利要求1或2所述的样品架，其特征在于，它还包括：

4. 根据权利要求3所述的样品架，其特征在于，所述定位悬挂件依次经距离调节机构、中空固定架及角度调节机构与样品放置架固定连接。

5. 根据权利要求1或2或4所述的样品架，其特征在于，所述定位悬挂件上设有与蒸镀设备的旋转驱动机构配合的卡槽。

6. 根据权利要求1或2或4所述的样品架，其特征在于，所述距离调节机构包括伸缩机构，所述伸缩机构包括：

以及，用于将内轴和外筒于选定位置相对固定的锁止机构。

7. 根据权利要求1或2或4所述的样品架，其特征在于，所述角度调节机构包括带有旋钮的丝杆和与丝杆匹配的螺母，所述丝杆与样品放置架固定连接。

8. 根据权利要求7所述的样品架，其特征在于，所述角度调节机构还包括角度指示机构，所述角度指示机构包括固定在所述样品放置架上的刻度指针以及固定在所述中空固定架上的刻度盘，所述丝杆穿设于分布在中空固定架上的轴孔内。

9. 根据权利要求1或2或4所述的样品架，其特征在于，所述样品放置架包括平板固定器，所述平板固定器上分布有用于放置样品的槽孔结构。

10. 根据权利要求2或4所述的样品架，其特征在于，所述中空固定架包括中部设有通孔的矩形平板，所述通孔的中心设有三叉支撑结构，所述三叉支撑结构的中部与距离调节结构固定连接，所述矩形平板的至少一侧边缘部固定连接有角度调节机构和样品放置架。