CN113445015A - 一种集成镀膜设备的样品传输装置 - Google Patents

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刘涛
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Abstract

本发明公开了一种集成镀膜设备的样品传输装置，所述样品传输装置包括：底座；气缸，固定在所述底座上；固定架，固定在所述气缸的上端，随着所述气缸的伸缩，所述固定架沿竖直方向上下移动；旋转电机，固定在所述固定架上；转轴，所述转轴的一端固定设置在所述旋转电机的输出端；真空腔室，所述底座固定在所述真空腔室的底部，所述转轴穿过所述真空腔室的底部；旋转托盘，固定在所述转轴的另一端设置，且位于在所述真空腔室内；控制单元，与所述气缸、所述旋转电机电连接。解决了现有技术中集成镀膜设备中样片的传输依靠机械手，结构复杂、价格昂贵、传输速度慢的技术问题，达到了样片在集成镀膜装备中的快速、稳定传输，结构简单，成本低的到技术效果。

Description

一种集成镀膜设备的样品传输装置
技术领域
本发明涉及半导体集成镀膜技术领域，特别涉及一种集成镀膜设备的样品传输装置。
背景技术
薄膜技术是物理科学、信息器件的基础，在半导体器件、激光器、传感器、平板显示及薄膜太阳能电池等方面有重要的应用。当前高性能芯片和新型半导体器件的薄膜叠层仅有几个纳米量级，所以薄膜界面层质量尤为重要。由于超薄薄膜在空气中极易氧化或者受到污染，会严重影响薄膜界面层质量及制备器件的性能。所以多层超薄膜堆叠结构的生长，必须在全真空条件下实现。这就需要将不同的薄膜沉积工艺平台集成在一个真空系统，构成集成的镀膜设备。
但本申请发明人发现上述现有技术至少存在如下技术问题：
传统的集成镀膜设备，需要配套传输腔室和机械手结构来传输样片，整体结构复杂，价格昂贵，维护成本高，传输时间长，环境真空度较低。
发明内容
本发明提供了一种集成镀膜设备的样品传输装置，解决了现有技术中集成镀膜设备中样片的传输依靠机械手，结构复杂、价格昂贵、传输速度慢的技术问题，达到了样片在集成镀膜装备中的快速、稳定传输，结构简单，成本低的到技术效果。
为解决上述问题，本发明实施例提供了一种集成镀膜设备的样品传输装置，所述样品传输装置包括：底座；气缸，固定在所述底座上；固定架，固定在所述气缸的上端，随着所述气缸的伸缩，所述固定架沿竖直方向上下移动；旋转电机，固定在所述固定架上；转轴，所述转轴的一端固定设置在所述旋转电机的输出端；真空腔室，所述底座固定在所述真空腔室的底部，所述转轴穿过所述真空腔室的底部；旋转托盘，固定在所述转轴的另一端设置，且位于在所述真空腔室内；控制单元，与所述气缸、所述旋转电机电连接。
优选的，所述旋转托盘包括：M个样品平台，M个所述样品平台均匀设置在所述旋转托盘上；其中，M≥2，且为正整数。
优选的，所述真空腔室包括：N个镀膜工艺腔室，均匀设置在所述真空腔室内；其中，N为正整数，且M＝N；
优选的，所述样品传输装置包括：焊接波纹管，设置在所述真空腔室与所述旋转电机之间，且所述中心转轴穿过所述焊接波纹管；第一密封，所述第一密封设置在所述焊接波纹管的上端；第二密封，所述第二密封设置在所述焊接波纹管的下端。
优选的，所述第一密封为无氧铜垫。
优选的，所述第二密封为磁流体密封件和橡胶密封圈。
优选的，所述样品传输装置还包括：P个固定支柱，所述固定支柱一端固定在所述底板上，另一端固定在所述真空腔室的下表面；其中，P≥2，且P为正整数。
优选的，所述样品传输装置还包括：固定块，所述旋转托盘通过所述固定块固定在所述转轴的上端。
优选的，所述旋转电机为步进电机。
本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
本发明实施例提供了一种集成镀膜设备的样品传输装置，所述样品传输装置包括：通过所述底座将所述样品传输装置固定在所述真空腔室的底部；通过所述气缸的伸长达到将所述旋转托盘抬起，为后续的旋转做准备。通过所述旋转电机的旋转没带动所述转轴旋转，从而带动所述旋转托盘旋转，实现所述旋转托盘上的样品从一个镀膜工艺腔室转移到其他镀膜工艺腔室。所述控制装置控制所述气缸的伸缩，控制所述旋转电机的转动，通过所述控制装置实现样品传输的自动化，达到操作简便的技术效果。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
图1为本发明实施例中一种集成镀膜设备的样品传输装置的结构示意图
图2为图1所示的集成镀膜设备的样品传输装置的真空腔室的结构示意图。
附图标记说明：真空腔室1；旋转托盘2；镀膜工艺腔室3；固定支柱4；底座5；转轴6；焊接波纹管7；磁流体密封8；旋转电机9；气缸10；固定块11；样品平台12；硅晶圆片13。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种集成镀膜设备的样品传输装置，解决了现有技术中集成镀膜设备中样片的传输依靠机械手，结构复杂、价格昂贵、传输速度慢的技术问题，达到了样片在集成镀膜装备中的快速、稳定传输，结构简单，成本低的到技术效果。
本发明实施例中的技术方案，总体结构如下：
一种集成镀膜设备的样品传输装置，所述样品传输装置包括：底座；气缸，固定在所述底座上；固定架，固定在所述气缸的上端，随着所述气缸的伸缩，所述固定架沿竖直方向上下移动；旋转电机，固定在所述固定架上；转轴，所述转轴的一端固定设置在所述旋转电机的输出端；真空腔室，所述底座固定在所述真空腔室的底部，所述转轴穿过所述真空腔室的底部；旋转托盘，固定在所述转轴的另一端设置，且位于在所述真空腔室内；控制单元，与所述气缸、所述旋转电机电连接。通过上述集成镀膜设备的样品传输装置解决了现有技术中集成镀膜设备中样片的传输依靠机械手，结构复杂、价格昂贵、传输速度慢的技术问题，达到了样片在集成镀膜装备中的快速、稳定传输，结构简单，成本低的到技术效果。
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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
实施例一
本发明实施例提供了一种集成镀膜设备的样品传输装置，请参考附图1，所述样品传输装置包括：
底座5；
进一步的，所述样品传输装置还包括：P个固定支柱4，所述固定支柱一端固定在所述底板5上，另一端固定在所述真空腔室1的下表面；其中，P≥2，且P为正整数。
具体而言，所述底座5为一厚钢板，所述底座5通过P个所述固定支柱4悬挂式地固定在所述真空腔室1的底部。P个所述固定支柱4以所述转轴6为中心，均匀设置在所述转轴6的四周，且所述固定支柱4的数量大于等于2，达到将所述底板5稳定地固定到所述真空腔室1上的技术效果。
气缸10，固定在所述底座5上；
固定架，固定在所述气缸10的上端，随着所述气缸10的伸缩，所述固定架沿竖直方向上下移动；
具体而言，所述气缸10的一端固定在所述底座5上，另一端固定在所述固定架。所述气缸10与所述控制单元连接，所述控制单元控制所述气缸10的启停以及伸缩长度，所述气缸10每次的伸缩长度一定，即所述气缸10每次伸长的长度一定，且等于每次缩回的长度。随着所述气缸10的伸缩，所述固定支架在竖直方向上向上或向下移动一定长度。
旋转电机9，固定在所述固定架上；
进一步的，所述旋转电机9为步进电机。
转轴6，所述转轴6的一端固定设置在所述旋转电机9的输出端；
具体而言，所述转轴6的一端固定在所述旋转电机9的输出端，另一端固定在所述旋转托盘2的底部的中心。随着所述旋转电机9的旋转，所述转轴6旋转，从而带动所述旋转托盘2在所述真空腔室1内转动。所述旋转电机9为步进电机，即每次旋转的角度相同。且所述旋转电机9的旋转方向可变，可正向转动也可反向转动。
旋转托盘2，固定在所述转轴6的另一端设置，且位于在所述真空腔室1内；
进一步的，所述旋转托盘2包括：M个样品平台12，M个所述样品平台12均匀设置在所述旋转托盘2上；其中，M≥2，且位正整数。
具体而言，所述旋转托盘2设置在所述真空腔室1内，所述旋转托盘2上均匀设置M个所述样品平台12，且M个所述样品平台12关于所述转轴6中心对称。在对硅晶圆片13进行镀膜时，所述硅晶圆片13放置在所述样品平台12上。
真空腔室1，所述底座5固定在所述真空腔室1的底部，所述转轴6穿过所述真空腔室1的底部；
进一步的，所述真空腔室包括：N个镀膜工艺腔室，均匀设置在所述真空腔室内；其中，N为正整数，且M＝N；
具体而言，所述硅晶圆片13在所述真空腔室1内进行镀膜操作，所述真空腔室1的底部中心设置一圆形通孔，所述转轴6穿过所述通孔固定在所述旋转托盘2的底部中心。所述真空腔室1内设置N个所述镀膜工艺腔室3，各个所述镀膜工艺腔室3内进行不同的镀膜工艺，所述硅晶圆片13需要在不同的所述镀膜工艺腔室3内完成不同的镀膜工艺。以所述通孔为圆心，N个所述镀膜工艺腔室3均匀设置在所述真空腔室1内。所述镀膜工艺腔室3的数量与所述样品平台12的数量相等，且位置一一对应，也就是说，一个所述样品平台12对应一个所述镀膜工艺腔室3，M的取值范围为[2,10]，本实施例中M＝N＝4。
控制单元，与所述气缸10、所述旋转电机9电连接。
具体而言，所述控制单元控制所述气缸10的升降，控制所述旋转电机9的旋转方向和旋转角度。
当所述控制单元内设置有所述旋转电机9每次旋转的固定角度，所述旋转角度由所述镀膜工艺腔室3的数量而定。所述旋转的角度等于相邻两个所述镀膜工艺腔室3之间的夹角，即等于360/M。所述旋转电机9每旋转一次，将所述样品平台12从一个所述镀膜工艺腔室3转换到相邻的所述镀膜工艺腔室3。例如，当M＝4时，所述旋转电机9每次旋转的角度为90°；当M＝6时，所述旋转电机9每次旋转的角度为60°，以此类推。
所述控制单元内设置有所述气缸10每次伸长或缩回的预定长度，所述控制单元上还设置有“顺时针旋转”、“逆时针旋转”按键。当用户按一下“逆时针旋转”按钮，首先，所述控制单元控制所述气缸10伸长所述预定长度，将所述固定架、所述旋转电机9、所述转轴6、所述旋转托盘2均向上抬起所述一定长度，从而将所述旋转托盘2从所述镀膜工艺腔室3内抬起；然后，所述控制单元控制所述旋转电机9逆时针旋转所述固定角度，所述旋转托盘2也跟随着逆时针旋转所述固定角度；最后，所述控制单元控制所述气缸10缩回所述预定长度，所述旋转托盘2下落所述预定长度，所述旋转托盘2落入所述镀膜工艺腔室3内，达到了将所述样品平台12从一个所述镀膜工艺腔室3转换到逆时针方向相邻的所述镀膜工艺腔室3的技术效果。
当用户按一下“顺时针旋转”按钮，首先，所述控制单元控制所述气缸10伸长所述预定长度，将所述固定架、所述旋转电机9、所述转轴6、所述旋转托盘2均向上抬起所述预定长度，从而将所述旋转托盘2从所述镀膜工艺腔室3内抬起；然后，所述控制单元控制所述旋转电机9顺时针旋转所述固定角度，所述旋转托盘2也跟随着顺时针旋转所述固定角度；最后，所述控制单元控制所述气缸10缩回所述预定长度，所述旋转托盘2下落所述预定长度，所述旋转托盘2落入所述镀膜工艺腔室3内，达到了将所述样品平台12从一个所述镀膜工艺腔室3转换到顺时针方向相邻的所述镀膜工艺腔室3的技术效果。
进一步的，所述样品传输装置包括：焊接波纹管7，设置在所述真空腔室3与所述旋转电机9之间，且所述转轴6穿过所述焊接波纹管7；
第一密封，所述第一密封设置在所述焊接波纹管7的上端；
第二密封，所述第二密封设置在所述焊接波纹管7的下端。
进一步的，所述第一密封为无氧铜垫。
进一步的，所述第二密封为磁流体密封和橡胶密封圈。
具体而言，所述焊接波纹管7的上端设置无氧铜垫，用于密封所述真空腔室1下表面与所述转轴6之间的空隙。所述焊接波纹管7的下端设置所述磁流体密封和所述橡胶密封，用于密封所述转轴6与所述焊接波纹管之间的缝隙。所述焊接波纹管7的伸缩性强。
当所述旋转电机9不需要旋转时，所述气缸10处于收缩状态，所述焊接波纹管7处于微压缩状态，在所述焊接波纹管7弹力的作用下，所述第一密封被压在所述真空腔室1的下表面，所述第二密封被压在所述旋转轴6的下端；在所述旋转电机9旋转时，所述气缸10伸长，所述焊接波纹管7处于强压缩状态，对所述第一密封件、所述第二密封件的压力更大，增强对所述真空腔室1密封性的技术效果，达到保持所述真空腔室1内部的真空度的技术效果。所述转轴6在旋转状态下，所述真空腔室1内的真空度保持[在1×10-3Torr，1×10- 7Torr]之间。
进一步的，所述样品传输装置还包括：固定块11，所述旋转托盘2通过所述固定块11固定在所述转轴6的上端。
具体而言，所述固定块11为一圆形钢板，所述固定块11的直径小于等于所述转轴6的直径，所述固定块11通过多个螺栓固定到所述转轴6的上端，达到将所述旋转托盘2牢固固定到所述转轴6上的技术效果。
本实施例中，所述硅晶圆片13在各所述镀膜工艺腔室中转换时，不需要经过机械手臂，只需要所述转轴6旋转即可实现，将从所述硅晶圆片13一个镀膜工艺腔室3转换到相邻的镀膜工艺腔室3只需3-4秒，在传输过程中所述真空腔室的真空度可达2×10-7Torr。不但传输速度快，传输稳定，还保证了所述真空腔室1的真空度，且操作简便。
通过本实施例中的集成镀膜设备的样品传输装置，解决了现有技术中集成镀膜设备中样片的传输依靠机械手，结构复杂、价格昂贵、传输速度慢的技术问题，达到了样片在集成镀膜装备中的快速、稳定传输，结构简单，成本低的到技术效果。
实施例二
本申请还提供了一种集成镀膜设备的样品传输装置的操作过程，请参考附图1，
当用户按一下“逆时针旋转”按钮，首先，所述控制单元控制所述气缸10伸长所述预定长度，将所述固定架、所述旋转电机9、所述转轴6、所述旋转托盘2均向上抬起所述预定长度，从而将所述旋转托盘2从所述镀膜工艺腔室3内抬起；然后，所述控制单元控制所述旋转电机9逆时针旋转所述固定角度，所述旋转托盘2也跟随着逆时针旋转所述固定角度；最后，所述控制单元控制所述气缸10缩回所述预定长度，所述旋转托盘下落所述预定长度，所述旋转托盘2落入所述镀膜工艺腔室3内，达到了将所述样品平台12从一个所述镀膜工艺腔室3转换到逆时针方向相邻的所述镀膜工艺腔室3的技术效果。
当用户需要所述转轴6逆时针旋转两次时，按两下“逆时针旋转”按钮即可，以次类推，当用户需要所述转轴6逆时针旋转几次时，按几下“逆时针旋转”按钮即可。
当用户按一下“顺时针旋转”按钮，首先，所述控制单元控制所述气缸10伸长所述预定长度，将所述固定架、所述旋转电机9、所述转轴6、所述旋转托盘2均向上抬起所述预定长度，从而将所述旋转托盘2从所述镀膜工艺腔室3内抬起；然后，所述控制单元控制所述旋转电机9顺时针旋转所述固定角度，所述旋转托盘2也跟随着顺时针旋转所述固定角度；最后，所述控制单元控制所述气缸10缩回所述预定长度，所述旋转托盘2下落所述预定长度，所述旋转托盘2落入所述镀膜工艺腔室3内，达到了将所述样品平台12从一个所述镀膜工艺腔室3转换到顺时针方向相邻的所述镀膜工艺腔室3的技术效果。
当用户需要所述转轴6顺时针旋转两次时，按两下“顺时针旋转”按钮即可，以次类推，当用户需要所述转轴6顺时针旋转几次时，按几下“顺时针旋转”按钮即可。
通过本实施例中的集成镀膜设备的样品传输装置的操作过过程，解决了现有技术中集成镀膜设备中样片的传输依靠机械手，结构复杂、价格昂贵、传输速度慢的技术问题，达到了样片在集成镀膜装备中的快速、稳定传输，结构简单，成本低的到技术效果。
本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
本发明实施例提供了一种集成镀膜设备的样品传输装置，所述样品传输装置包括：通过所述底座将所述样品传输装置固定在地面上；通过所述气缸的伸缩达到将所述旋转托盘抬起，为后续的旋转做准备。通过所述旋转电机的旋转没带动所述转轴旋转，从而带动所述旋转托盘旋转，实现所述旋转托盘上的样品从一个镀膜工艺腔室转移到其他镀膜工艺腔室。所述控制装置控制所述气缸的伸缩，控制所述旋转电机的转动，通过所述控制装置实现样品传输的自动化，达到操作简便的技术效果。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种集成镀膜设备的样品传输装置，其特征在于，所述样品传输装置包括：
底座；
气缸，固定在所述底座上；
固定架，固定在所述气缸的上端，随着所述气缸的伸缩，所述固定架沿竖直方向上下移动；
旋转电机，固定在所述固定架上；
转轴，所述转轴的一端固定设置在所述旋转电机的输出端；
真空腔室，所述底座固定在所述真空腔室的底部，所述转轴穿过所述真空腔室的底部；
旋转托盘，固定在所述转轴的另一端设置，且位于在所述真空腔室内；
控制单元，与所述气缸、所述旋转电机电连接。
2.如权利要求1所述的样品传输装置，其特征在于，所述旋转托盘包括：
M个样品平台，均匀设置在所述旋转托盘上；
其中，M≥2，且为正整数。
3.如权利要求2所述的样品传输装置，其特征在于，所述真空腔室包括：
N个镀膜工艺腔室，均匀设置在所述真空腔室内；
其中，N为正整数，且M＝N。
4.如权利要求1所述的样品传输装置，其特征在于，所述样品传输装置包括：
焊接波纹管，设置在所述真空腔室与所述旋转电机之间，且所述中心转轴穿过所述焊接波纹管；
第一密封，所述第一密封设置在所述焊接波纹管的上端；
第二密封，所述第二密封设置在所述焊接波纹管的下端。
5.如权利要求4所述的样品传输装置，其特征在于，所述第一密封为无氧铜垫。
6.如权利要求4所述的样品传输装置，其特征在于，所述第二密封为磁流体密封件和橡胶密封圈。
7.如权利要求1所述的样品传输装置，其特征在于，所述样品传输装置还包括：
P个固定支柱，所述固定支柱一端固定在所述底板上，另一端固定在所述真空腔室的下表面；
其中，P≥2，且P为正整数。
8.如权利要求1所述的样品传输装置，其特征在于，所述样品传输装置还包括：
固定块，所述旋转托盘通过所述固定块固定在所述转轴的上端。
9.如权利要求1所述的样品传输装置，其特征在于，所述旋转电机为步进电机。
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