CN217050522U - 真空样品停放装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种真空样品停放装置，包括：真空腔室；停放装置，设置在真空腔室内，具有至少一个样品停放层，用于停放多个样品；旋转装置，与停放装置连接，用于驱动停放装置旋转；以及升降装置，与旋转装置连接，用于驱动停放装置升降。

Description

真空样品停放装置

技术领域

本公开涉真空样品传递领域，特别涉及一种真空样品停放装置。

背景技术

目前在真空领域、尤其是超高真空领域的样品传递设备中，进样腔室的样品停放台大多数采用一种类似抽屉的垂直多层停放结构。样品停放台与一个升降结构连接，操作者通过升降结构来调整样品停放台的高度，使之达到所需的传样高度，然后再通过机械手进入进样腔室中抓取样品并向实验腔室传递。这种样品停放台一般固定在进样腔室内，不可拆卸，仅能利用一个从进样腔室侧面打开的窗口进行上样操作。而上样操作则需要利用特定工具(如镊子)，将样品手动停放到样品停放位上。

由于进样腔室尺寸以及升降结构的限制，现有样品停放台只有不到10个样品停放位，设备整体生产效率无法提高。样品停放台不可拆卸，上样操作的空间有限，容易增加误操作风险(如样品掉落在进样腔室内)，正因如此，上样操作难度较大耗时较长，造成进样腔室暴露大气时间过长，容易导致进样腔室表面被污染以及进样腔室的极限真空度下降等问题。

实用新型内容

在一些实施例中，本公开提供一种真空样品停放装置，包括：真空腔室；停放装置，设置在真空腔室内，具有至少一个样品停放层，用于停放多个样品；旋转装置，与停放装置连接，用于驱动停放装置旋转；以及升降装置，与旋转装置连接，用于驱动停放装置升降。

在一些实施例中，旋转装置包括差分旋转装置。

在一些实施例中，差分旋转装置包括：外套筒，外套筒包括环状凸缘，凸缘与真空腔室固定连接；以及旋转轴，设置在外套筒内，能相对于外套筒旋转，并且与停放装置固定连接以驱动停放装置旋转。

在一些实施例中，差分旋转装置包括差分泵浦旋转馈通。

在一些实施例中，停放装置还包括：上固定件，上固定设置在叠放的多个样品停放层的顶部；下固定件，下固定件设置在叠放的多个样品停放层的底部；以及至少一个固定螺栓，螺栓穿设在上固定件、多个样品停放层和下固定件中并将多个样品停放层固定在一起，其中多个样品停放层中的至少一个样品停放层用于停放多个样品。

在一些实施例中，停放装置还包括：提放件，提放件设置在上固定件上，用于移动停放装置。

在一些实施例中，真空样品停放装置还包括：真空波纹管，真空波纹管的第一端与停放装置可拆卸地连接，第二端与旋转轴密封连接。

在一些实施例中，真空波纹管穿设在旋转轴内，真空波纹管的第二端的周向外缘与旋转轴的底部周向内缘固定连接且通过真空刀口密封；或者真空波纹管设置在旋转轴上方，真空波纹管的第二端的周向外缘与旋转轴的顶部固定密封连接。

在一些实施例中，真空样品停放装置还包括：固定台，固定台与停放装置可拆卸地连接以承载停放装置，并且与真空波纹管的第一端连接。

在一些实施例中，固定台与停放装置的连接方式包括以下中的至少一种：卡合连接、磁耦合连接或者螺栓连接。

在一些实施例中，升降装置包括：升降杆和驱动电机，升降杆的第一端穿过真空波纹管与固定台连接，第二端与驱动电机的输出端连接，以驱动停放装置升降。

在一些实施例中，升降装置还包括升降套筒，套设在升降杆外，用于容纳升降杆，差分旋转装置的外套筒和升降套筒固定连接。

样品停放装置还包括：导向装置，导向装置包括：至少三个导向杆，至少三个导向杆沿周向固定在外套筒的环状凸缘上，且位于真空腔室内与停放装置相接触；导向轴承，设置在停放装置与升降杆之间。

根据本公开一些实施例的真空样品停放装置能够带来有益的技术效果。例如，本公开一些实施例的真空样品停放装置能够解决常规技术中设备生产效率低、样品停放台不可拆卸、上样操作的空间有限、误操作风险高、上样操作难度较大耗时较长、进样腔室暴露大气时间过长、进样腔室表面容易被污染以及进样腔室的极限真空度下降等问题，可以实现增加数倍样品停放位、一次开腔上样可装载超过60个样品、减少开腔时间，提高生产效率、通过采用可拆卸的样品停放台，上样操作中进样腔腔室关闭避免污染、并且在腔室外上样具有更大操作空间和操作稳定性的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本公开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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一种实施例，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。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。

图1示出根据本公开一些实施例的真空样品停放装置的结构示意图；

图2示出根据本公开一些实施例的真空样品停放装置的主示图；

图3示出根据本公开一些实施例的停放装置的结构示意图；

图4示出根据本公开一些实施例的旋转装置与升降装置的结构示意图；

图5示出根据本公开一些实施例的真空样品停放装置的安装关系示意图：

图6示出根据本公开一些实施例的真空样品停放装置的局部图。

在上述附图中，各附图标记分别表示：

100 真空样品停放装置

110 真空腔室

120 停放装置

121 样品停放层

1211 样品停放槽

122 上固定件

123 下固定件

1231 定位销

124 固定螺栓

125 提放件

130 旋转装置

131 外套筒

1311 环状凸缘

132 旋转轴

133 旋转电机

140 升降装置

141 升降杆

142 驱动电机

143 升降套筒

150 波纹管

160 固定台

161 定位孔

170 导向装置

171 导向杆

172 导向轴承

具体实施方式

下面将结合附图对本公开一些实施例进行描述。显然，所描述的实施例仅仅是本公开示例性实施例，而不是全部的实施例。

在本公开的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“耦合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接；可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

图1示出根据本公开一些实施例的真空样品停放装置100的结构示意图。如图1所示，真空样品停放装置100包括真空腔室110、停放装置120、旋转装置130以及升降装置140。停放装置120设置在真空腔室110内，具有至少一个样品停放层121，可以用于停放多个样品。在一些实施例中，单个样品停放层121可以用于停放多个样品。旋转装置130与停放装置120连接，可以用于驱动停放装置120旋转。升降装置140与停放装置120连接，可以用于驱动停放装置120升降。

本领域技术人员可以理解，虽然图1中示出15个叠放在一起的样品停放层121，但是停放装置120也可以包括少于或多于15个样品停放层121。

图2示出根据本公开一些实施例的真空样品停放装置100的主示图。如图2所示，真空腔室110为圆柱状腔室，两端通过法兰密封保持真空环境。本领域技术人员可以理解，虽然图2中示出的真空腔室110为圆柱状腔室，但是真空腔室110也可以为任意合适的形状，例如长方体状腔室、棱柱状腔室、圆台状腔室等。停放装置120的形状可以和真空腔室110相匹配。

图3示出根据本公开一些实施例的停放装置120的结构示意图。如图3所示，在一些实施例中，停放装置120还包括上固定件122、下固定件123、固定螺栓124以及提放件125。每个样品停放层121均呈类十字花形状，顶部敞口，具有四个样品停放槽1211，每个样品停放槽内均可以用于停放样品(如晶圆、半导体激光器巴条等)。

上固定件122设置在叠放的样品停放层121的顶部，可以包括与样品停放层121的形状相匹配的板材。下固定件设置在叠放的15个样品停放层121的底部，可以包括与样品停放层121的形状相匹配的板材。八个固定螺栓124两两一组分为四组，每组固定螺栓124均穿过上固定件122、多个样品停放槽1211以及下固定件123，将多个叠放在一起的样品停放层121可拆卸固定在一起。多个提放件125呈倒“U”字形，设置在上固定件122上，可以用于移动停放装置120。例如，拆装停放装置120时，通过提放件125使提放操作更加方便，提高操作效率。

本领域技术人员可以理解，虽然图3中示出的样品停放层121均呈类十字花形状，但是样品停放层121还可以呈环形、星形等其他能够用于停放样品的形状，样品停放槽1211的数量也可以随样品停放层121的形状改变而改变。本领域技术人员可以理解，虽然图3中多个叠放在一起的样品停放层121通过多个固定螺栓124可拆卸固定在一起，但是多个叠放在一起的样品停放层121也可以通过卡合件可拆卸固定在一起。本领域技术人员可以理解，虽然图3中仅示出两个提放件125，但停放装置120的提放件可以为一个，也可以为两个以上。本领域技术人员可以理解，虽然图3中示出的提放件125呈倒“U”字形，但是提放件125也可呈“M”字形等其他易于提起的形状。

图4示出根据本公开一些实施例的旋转装置130与升降装置140的结构示意图。如图4所示，在一些实施例中，旋转装置130包括差分旋转装置。差分旋转装置可以包括外套筒131、旋转轴132以及旋转电机133。参照图6，外套筒131包括与真空腔室110固定连接的环状凸缘1311。旋转轴132设置在外套筒131内，能相对于外套筒131旋转，并且与停放装置120固定连接以驱动停放装置120旋转。旋转电机133设置在外套筒131上且旋转电机133的输出端与旋转轴132连接，可以用于驱动旋转轴132旋转。

本领域技术人员可以理解，旋转装置130也可以包括差分泵浦旋转馈通(DPRF，Differentially Pumped Rotary Feedthrough)。

图5示出根据本公开一些实施例的真空样品停放装置100的安装关系示意图。如图5所示，在一些实施例中，真空样品停放装置100还包括波纹管150。真空波纹管150的第一端与停放装置120可拆卸地连接，第二端与旋转轴132密封连接。例如，真空波纹管150可以穿设在旋转轴132内，第二端的周向外缘(例如，法兰结构)与旋转轴132的底部周向内缘固定连接且通过真空刀口密封。再例如，真空波纹管150可以设置在旋转轴132上方，第二端的周向外缘与旋转轴的顶部固定密封连接。这样，可以在升降装置140驱动停放装置120升降的过程中真空波纹管150外侧在真空内而内侧在大气中，从而保持真空腔室110内的超高真空环境。

在一些实施例中，真空样品停放装置100还包括固定台160，与停放装置120可拆卸地连接，以承载停放装置120。例如，固定台可以设置在真空波纹管150与停放装置120之间，与停放装置120通过螺栓可拆卸地连接在一起。例如，如图4所示，固定台160上表面开设有多个定位孔161，并且如图3所示，下固定件123上设置有与多个定位孔161一一对应的定位销1231。定位孔161与定位销1231相配合保证停放装置120装载时的高重复定位精度。

本领域技术人员可以理解，虽然图5中示出的固定台160呈矩形，但是固定台160也可以呈圆形、多边形等。本领域技术人员可以理解，虽然本公开中的固定台160与停放装置120通过螺栓可拆卸地连接在一起，但是固定台160和停放装置120也可以通过卡合连接或磁耦合连接的连接方式可拆卸连接在一起。

固定台160与停放装置120可拆卸连接，能够在上样操作过程中将停放装置120从真空腔室110内取出，从而可以关闭真空腔室110，减少污染。进一步的，在真空腔室110外进行上样操作具有更大的操作空间和操作稳定性，能够大幅减少操作失误，降低生产成本。

在一些实施例中，升降装置140包括升降杆141、驱动电机142以及升降套筒143。升降杆141穿过真空波纹管150，其第一端与固定台160连接，第二端与驱动电机142的输出端连接，能够在驱动电机142的驱动下作线性运动从而带动固定台160上的停放装置120升降。升降套筒143的第一端固定在驱动电机143上，第二端与差分旋转装置的外套筒131固定连接，升降套筒143可以用于容纳升降杆141。

本领域技术人员可以理解，虽然本公开的升降装置140包括升降杆141、驱动电机142以及升降套筒143，但是升降装置140也可以包括丝杠和丝杠螺母、滑轨和滑块等其他能够带动停放装置120作线性升降运动的结构。

进一步的，旋转装置130的旋转电机133和升降装置140的驱动电机142均能够实现自动化控制。

图6示出根据本公开一些实施例的真空样品停放装置100的局部图。如图6所示，真空样品停放装置100还包括导向装置170。导向装置170包括至少三个导向杆171和导向轴承172。至少三个导向杆171沿周向固定在外套筒131的环状凸缘1311上，且位于真空腔室110内与停放装置120相接触，可以用于保证停放装置120在升降时的垂直重复精度。导向轴承172设置在固定台160和外套筒131之间，可以用于保证停放装置120在旋转时的旋转重复精度。

本领域技术人员可以理解，虽然图6中仅示出三个导向杆171，但是真空样品停放装置100还可以包括三个以上的导向杆171。

本公开的真空样品停放装置100能够广泛用于半导体器件制造工艺中，例如高功率激光器芯片解理和镀膜。样品从快速进样门传送到真空腔室110后，待处理的样品停放在样品停放层121的样品停放槽1211内，烘烤除气处理后，可以继续传递到其他腔室进行工艺处理(例如真空解理、原位表面处理、真空镀膜，样品表征等等)。大量的样品停放槽1211能够满足同时处理多个样品的需求，能够大幅提高生产效率。

需要指出的是，以上仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种真空样品停放装置，其特征在于，包括：

真空腔室；

停放装置，设置在所述真空腔室内，具有至少一个样品停放层，用于停放多个样品；

旋转装置，与所述停放装置连接，用于驱动所述停放装置旋转；以及

升降装置，与所述旋转装置连接，用于驱动所述停放装置升降。

2.根据权利要求1所述的真空样品停放装置，其特征在于，所述旋转装置包括差分旋转装置。

3.根据权利要求2所述的真空样品停放装置，其特征在于，所述差分旋转装置包括：

外套筒，所述外套筒包括环状凸缘，所述环状凸缘与所述真空腔室固定连接；以及

旋转轴，设置在所述外套筒内，能相对于所述外套筒旋转，并且与所述停放装置固定连接以驱动所述停放装置旋转。

4.根据权利要求2所述的真空样品停放装置，其特征在于，所述差分旋转装置包括差分泵浦旋转馈通。

5.根据权利要求1所述的真空样品停放装置，其特征在于，所述停放装置还包括：

上固定件，所述上固定件设置在叠放的多个所述样品停放层的顶部；

下固定件，所述下固定件设置在叠放的多个所述样品停放层的底部；以及

至少一个固定螺栓，所述螺栓穿设在所述上固定件、所述多个样品停放层和所述下固定件中并将所述多个样品停放层固定在一起。

6.根据权利要求5所述的真空样品停放装置，其特征在于，所述停放装置还包括：

提放件，所述提放件设置在所述上固定件上，用于移动所述停放装置。

7.根据权利要求3所述的真空样品停放装置，其特征在于，还包括：

真空波纹管，所述真空波纹管穿设在所述旋转轴内，第一端与所述停放装置可拆卸地连接，第二端与所述升降装置连接。

8.根据权利要求7所述的真空样品停放装置，其特征在于，还包括：

固定台，所述固定台与所述停放装置的可拆卸地连接以承载所述停放装置，并且与所述真空波纹管的所述第一端连接。

9.根据权利要求8所述的真空样品停放装置，其特征在于，所述固定台与所述停放装置的连接方式包括以下中的至少一种：

卡合连接、磁耦合连接或者螺栓连接。

10.根据权利要求7所述的真空样品停放装置，其特征在于，所述升降装置包括：

升降杆和驱动电机，

所述升降杆的第一端与所述真空波纹管的所述第二端固定连接，第二端与所述驱动电机的输出端连接，以驱动所述停放装置升降。

11.根据权利要求10所述的真空样品停放装置，其特征在于，所述升降装置还包括升降套筒，套设在所述升降杆外，可以用于收纳所述升降杆，

所述差分旋转装置的外套筒和所述升降套筒通过超高真空刀口密封。

12.根据权利要求9所述的真空样品停放装置，其特征在于，还包括：

导向装置，

所述导向装置包括：

至少三个导向杆，所述至少三个导向杆沿周向固定在所述外套筒的所述环状凸缘上，且位于所述真空腔室内与所述停放装置相接触；

导向轴承，设置在所述固定台与所述外套筒之间。

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