CN218950418U - 一种真空产生装置 - Google Patents

Abstract

本申请属于材料加工技术领域，具体涉及一种真空产生装置。本申请公开的真空产生装置，包括用于吸附第一材料的第一吸盘，用于吸附第二材料的第二吸盘，设置在第一吸盘或者第二吸盘上的密封件，第一吸盘可朝向第二吸盘运动以在第一吸盘、第二吸盘和密封件之间形成密闭空间，以将第一吸盘吸附的第一材料和吸盘吸附的第二材料密封于密闭空间内，设置在第一吸盘或者第二吸盘的盘体内部的第一气路，第一气路用于连通密闭空间和外部抽真空装置。本申请实施例的真空产生装置，通过第一吸盘、第二吸盘可实现即时形成与破除密闭空间的功能，从而实现工作时产生局部真空，非工作时为大气环境，结构简单，调整方便。

Description

一种真空产生装置

技术领域

本申请涉及材料加工技术领域，具体涉及一种真空产生装置。

背景技术

二维材料因自身优异的理化特性，使其在微电子、光电集成及传感领域都具备巨大的应用潜力。二维材料已然成为了产业与学术的“宠儿”。在对二维材料进行光刻、刻蚀等工艺前需将其从生长基底转移至目标衬底上。

为了实现洁净转移，二维材料转移工艺往往需要在真空环境中进行，真空环境会大大提升二维材料转移的质量。但通常只能将设备或设备的部分系统放入较大的真空腔体内从而为转移提供真空环境。这样不仅大大提高成本且设备装调难度较大。若想实现大面积的二维材料转移，那么真空箱的体积也会随着设备体积的变大而变大，最终导致可操作性的降低与成本的进一步提高。

实用新型内容

本申请实施例提供一种真空产生装置，能够解决传统的用于为二维材料转移所需真空环境的装置体积大、装调难度大的技术问题。

本申请实施例提供真空产生装置，其特征在于：包括

用于吸附第一材料的第一吸盘，

用于吸附第二材料的第二吸盘，

设置在第一吸盘或者第二吸盘上的密封件，

第一吸盘可朝向第二吸盘运动以在第一吸盘、第二吸盘和密封件之间形成密闭空间，以将第一吸盘吸附的第一材料和吸盘吸附的第二材料密封于密闭空间内，

设置在第一吸盘或者第二吸盘的盘体内部的第一气路，第一气路用于连通密闭空间和外部抽真空装置。

根据本申请的实施方式，密封件包括位于内圈的第一密封圈和位于外圈的第二密封圈，第二密封圈的高度高于第一密封圈的高度，以使

第一吸盘向第二吸盘运动的过程，第二密封圈先被第一吸盘和第二吸盘夹持，第一密封圈后被第一吸盘和第二吸盘夹持。

根据本申请前述任一实施方式，密封件设置在第二吸盘上。

根据本申请前述任一实施方式，在第一密封圈上设置有硬质金属材质的密封环，密封环包括用于与第一吸盘贴合以形成密闭空间的密封吸附面，密封吸附面的高度低于第二密封圈的高度。

根据本申请前述任一实施方式，第一吸盘上具有用于吸附第一材料的第一吸附面，

第二吸盘上具有用于吸附第二材料的第二吸附面，

密封吸附面的高度高于第二吸附面的高度。

根据本申请前述任一实施方式，第一吸盘的盘体内部设置有用于形成负压以吸附第一材料的第二气路，第二气路的吸气口设置在第一吸附面上，

或

第二吸盘的盘体内部设置有用于形成负压以吸附第二材料的第三气路，第三气路的吸气口设置在第二吸附面上。

根据本申请前述任一实施方式，在第一吸盘的第一吸附面上设置有第一环形凹槽，第二气路的吸气口设置在第一环形凹槽的底面，

或

在第二吸盘的第二吸附面上设置有第二环形凹槽，第三气路的吸气口设置在第二环形凹槽的底面。

根据本申请前述任一实施方式，第一气路的吸气口设置在第二吸附面上，第一气路的吸气口位于第二环形凹槽的外周。

根据本申请前述任一实施方式，第一吸盘的第一吸附面和密封环的密封吸附面均是精加工面。

根据本申请前述任一实施方式，第一吸盘包括第一吸盘体和凸出于第一吸盘体设置的第一凸台，第一凸台包括第一吸附面，

或

第二吸盘包括第二吸盘体和凸出于第二吸盘体设置的第二凸台，第二凸台包括第二吸附面。

根据本申请前述任一实施方式，密封件设置在第二凸台外周的第二吸盘体的表面。

根据本申请前述任一实施方式，第一密封圈的径向厚度大于第一密封圈的径向厚度。

根据本申请前述任一实施方式，密封件还包括用于连接第一密封圈和第二密封圈的基体环，第一密封圈由基体环的基体表面向远离基体表面的方向延伸而成，第二密封圈由基体环的基体表面向远离基体表面的方向延伸而成。

根据本申请前述任一实施方式，第一密封圈的横截面为曲面，第一密封圈的横截面朝向第一密封圈的外侧凹陷，

或

第二密封圈的横截面为曲面，第二密封圈的横截面朝向第二密封圈的内测凹陷。

本申请实施例的真空产生装置，通过第一吸盘、第二吸盘可实现即时形成与破除密闭空间的功能，从而实现工作时产生局部真空，非工作时为大气环境。在二维材料转移以及有类似需求的半导体加工中可以避免使用真空箱结构，从而大大的节省成本与设备装调的难度；由于密闭空间可分离也使设备的工作变得简单。

附图说明

图1是本申请实施例提供的真空产生装置的立体结构示意图；

图2a是本申请实施例提供的真空产生装置的密封件的立体结构示意图；

图2b是本申请实施例提供的真空产生装置的密封件的局部立体结构示意图；

图2c是本申请实施例提供的真空产生装置的密封件的剖面图；

图3a是本申请实施例提供的真空产生装置的第一吸盘与第二密封圈接触的状态示意图；

图3b是本申请实施例提供的真空产生装置的第一吸盘与第一密封圈接触的状态示意图；

图4a是本申请实施例提供的真空产生装置的第一吸盘的立体结构示意图；

图4b是本申请实施例提供的真空产生装置的第二吸盘的立体结构示意图；

图5a是本申请实施例提供的真空产生装置的第一吸盘的剖视图；

图5b是本申请实施例提供的真空产生装置的第二吸盘的剖视图。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解。

请参阅图1，本申请实施例提供一种真空产生装置100，包括用于吸附第一材料S1的第一吸盘110和用于吸附第二材料S2的第二吸盘120，其中，第一材料S1第二材料S2为比较薄的用于转移二维材料的材料，也可以为用于光刻工艺的材料，在本实施例中以第一材料S1为生长有二维材料的生长基底，第二材料S2为目标衬底为例进行说明；本实施例的真空产生装置100还包括设置在第一吸盘110或者第二吸盘120上的密封件130，第一吸盘110可在驱动机构的作用下朝向第二吸盘120运动，逐渐靠近第二吸盘120，使得密封件130被夹持在第一吸盘110和第二吸盘120之间，起到密封的作用，从而在第一吸盘110、第二吸盘120和密封件130之间形成密闭空间M，并将第一吸盘110吸附的第一材料S1和吸盘吸附的第二材料S2密封于密闭空间M内；本实施例的真空产生装置100还包设置在第一吸盘110或者第二吸盘120的盘体内部的第一气路GP1，第一气路GP1用于连通密闭空间M和外部的抽真空装置，通过抽真空装置的作用，可以使密闭空间M内形成真空环境，从而便于对二维材料进行转移。本实施例中，第一吸盘110与第二吸盘120均为较薄的盘状结构，占用空间小；通过在其中一个吸盘上设置可以抽真空的第一气路GP1，就可以实现在第一吸盘110与第二吸盘120之间形成真空环境，通过切断第一气路GP1与外部的抽真空装置就可以破除第一吸盘110与第二吸盘120之间的真空环境；与传统的真空箱结构相比，这种结构的真空产生装置100所占用的空间小，并且安装和调试的难度也大大降低。

在一些实施例中，若密封件130设置在第二吸盘120上，那么随着第一吸盘110逐渐向第二吸盘120靠近，第一吸盘110的吸附有第一材料S1的表面首先与密封件130接触，以在第一吸盘110、密封件130、第二吸盘120之间形成密闭空间M；若密封件130设置在第一吸盘110上，那么随着第一吸盘110逐渐向第二吸盘120靠近，第二吸盘120的吸附有第二材料S2的表面首先与密封件130接触，以在第一吸盘110、密封件130、第二吸盘120之间形成密闭空间M。

请参阅图2a至图2c，密封件130包括位于内圈的第一密封圈131和位于外圈的第二密封圈132，第二密封圈132的高度高于第一密封圈131的高度，以使第一吸盘110向第二吸盘120运动的过程，第二密封圈132先被第一吸盘110和第二吸盘120夹持，第一密封圈131后被第一吸盘110和第二吸盘120夹持。第一密封圈131与第二密封圈132之间形成高度差，使得第一吸盘110在向第二吸盘120逐渐靠近的过程中，如图3a所示，首先在第一吸盘110、第二密封圈132与第二吸盘120之间形成一个较大的密闭空间M；此时可以通过外部的抽真空装置的作用，使密闭空间M形成真空环境；随着第一吸盘110进一步向第二吸盘120靠近，如图3b所示，第一密封圈131被夹持在第一吸盘110和第二吸盘120之间，第一密封圈131将原来的密闭空间分隔成两部分，一部分是在第一吸盘110、第一密封圈131与第二吸盘之间形成的一个较小的第一密闭空间M1，另一部分是位于第一密闭空间M1外的第二密闭空间M2；第一密闭空间M1位于密闭空间M的内部，第一材料S1和第二材料S2最终位于第一密闭空间M1内；外部的抽真空装置继续作用于第一密闭空间M1，保持整个密闭空间的高真空度。

如上所述，密封件130可以设置第一吸盘110上，也可以设置在第二吸盘120上，在本实施例以及下述实施例中，以密封件130设置在第二吸盘120上进行说明。

请继续参阅图2a至图2c以及图3a、图3b，在一些实施例中，第一密封圈131上设置有硬质金属材质的密封环133，如图3a所示，第一密封圈131的一个端面与第二吸盘120连接，另一个端面与密封环133连接，密封环133位于第一吸盘110与第一密封圈131之间；密封环133包括用于与第一吸盘110贴合以形成第一密闭空间M1的密封吸附面1331，密封吸附面1331的高度低于第二密封圈132的高度。随着第一吸盘110逐渐向第二吸盘120靠近，第一吸盘110的用于吸附第一材料S1的表面会与密封环133的密封吸附面1331接触，第一密封圈131受到第一吸盘110的作用力会变形，但是，密封环133的密封吸附面1331会与第一吸盘110的表面紧密贴合，由于贴合面均为高平整度的面，使其贴合后不会发生漏气，保证第一密闭空间M1内的真空度。若第一密封圈131上不设置密封环133，那么第一密封圈131受到第一吸盘110的作用力而变形后，密封效果则相对较差些。

请参阅图4a和图4b，在一些实施例中，第一吸盘110上具有用于吸附第一材料S1的第一吸附面111，第一材料S1通过负压或者静电吸附在第一吸附面111上；第二吸盘120上具有用于吸附第二材料S2的第二吸附面121，第二材料S2通过负压或者静电吸附在第二吸附面121上；密封吸附面1331的高度高于第二吸附面121的高度。随着第一吸盘110逐渐向第二吸盘120靠近，第一吸盘110先与第二密封圈132接触，以形成密闭空间M，接着第一吸盘110与第一密封圈上的密封环133接触，以形成第一密闭空间M1，然后第一吸盘110上吸附的第一材料S1与第二吸盘120上吸附的第二材料S2向贴合，以转移第一材料S1上生长的二维材料。

请继续参阅图4a和图5a，在一些实施例中，第一吸盘110的盘体内部设置有用于形成负压以吸附第一材料S1的第二气路GP2，第二气路的吸气口AP2设置在第一吸附面111上。使用时，将第一材料S1放置在第一吸盘110的第一吸附面111上，覆盖住第二气路的吸气口AP2，通过第二气路产生负压，抽吸第一吸附面111与第一材料S1之间的空气以产生局部真空，从而吸附住第一材料S1。

请继续参阅图4b和图5b，在一些实施例中，第二吸盘120的盘体内部设置有用于形成负压以吸附第二材料S2的第三气路GP3，第三气路的吸气口AP3设置在第二吸附面121上。使用时，将第二材料S2放置在第二吸盘120的第二吸附面121上，覆盖住第三气路的吸气口AP3，通过第三气路产生负压，抽吸第二吸附面121与第二材料S2之间的空气以产生局部真空，从而吸附住第二材料S2。

请继续参阅图4a，在一些实施例中，为了提高对第一材料S1的吸附效果，在第一吸盘110的第一吸附面111上设置有第一环形凹槽112，第二气路的吸气口AP2设置在第一环形凹槽112的底面。通过第二气路的作用，可以使第一环形凹槽112形成真空环境，从而形成一个圆环形的吸附面吸附第一材料S1，提高对第一材料S1的吸附效果。

请继续参阅图4b，在一些实施例中，为了提高对第二材料S2的吸附效果，在第二吸盘120的第二吸附面121上设置有第二环形凹槽122，第三气路的吸气口AP3设置在第二环形凹槽122的底面。通过第三气路的作用，可以使第二环形凹槽122形成真空环境，从而形成一个圆环形的吸附面吸附第二材料S2，提高对第二材料S2的吸附效果。

请继续参阅图3b、图4b，在一些实施例中，第一气路GP1的吸气口AP1设置在第二吸附面121上，第一气路GP1的吸气口AP1位于第二环形凹槽122的外周。第二材料S2放置在第二吸附面121上后，覆盖住第二环形槽122，但是不会覆盖第一气路GP1的吸气口AP1。

在一些实施例中，为了进一步增加第一密闭空间M1的密封效果，第一吸盘110的第一吸附面111和密封环133的密封吸附面1331均是精加工面；例如第一吸附面111、密封吸附面1331均是微米级平面度，粗糙度低于Ra0.2。

请继续参阅图3a，为了进一步提高第一材料S1与第二材料S2的贴合效果，并且降低加工成本，在一些实施例中，第一吸盘110包括第一吸盘体113和凸出于第一吸盘体113设置的第一凸台114，第一凸台114包括上述的第一吸附面111。第一凸台114的表面积可以根据第一材料S1的大小定制，因此可以只对第一凸台114上的第一吸附面111进行精加工，从而降低加工成本。第一凸台114朝向第二吸盘120的方向凸出于第一吸盘体113，使得第一吸盘110在向第二吸盘120移动的过程中，通过第一凸台114将来自第一吸盘110的压力传递给第一材料S1和第二材料S2，从而提高贴合效果。

请继续参阅图3a，为了进一步提高第一材料S1与第二材料S2的贴合效果，并且降低加工成本，在一些实施例中，第二吸盘120包括第二吸盘体123和凸出于第二吸盘体123设置的第二凸台124，第二凸台124包括上述的第二吸附面121。第二凸台124的表面积可以根据第二材料S2的大小定制，因此可以只对第二凸台124上的第二吸附面121进行精加工，从而降低加工成本。第二凸台124朝向第一吸盘110的方向凸出于第二吸盘体123，使得第一吸盘110在向第二吸盘120移动的过程中，通过第二凸台124将来自第二吸盘120的作用力传递给第一材料S1和第二材料S2，从而提高贴合效果。

在上述实施例的基础上，如图3a所示，密封件130设置在第二凸台外周的第二吸盘体123的表面。

请继续参阅图3a，为了进一步提高第一密闭空间M1的密封效果，第一密封圈131的径向厚度大于第二密封圈132的径向厚度。如图2a所示，第一密封圈131、第二密封圈132均为圆环状。如图3a所示，径向厚度可以理解为第一密封圈131或者第二密封圈132的径向方向上的厚度。由于第一密封圈131较厚，因此通过第一气路GP1抽真空时，密封环133依然受到第一密封圈131向上的力，从而保持与第一吸盘110上的第一吸附面111紧贴。由于密封环133几乎为刚性的，所以即使第一密封圈131对密封环133施加的作用力不均匀，密封环133依然会与第一吸盘110的第一吸附面111紧密贴合。

请参阅图2b，在一些实施例中，密封件130还包括用于连接第一密封圈131和第二密封圈132的基体环134，基体环134的上下表面水平，第一密封圈131由基体环134的基体表面1341向远离基体表面1341的方向延伸而成，第二密封圈132由基体环的基体表面向远离基体表面的方向延伸而成。基体环134的与基体表面1341相对的另一表面用于与第二吸盘120的第二吸盘体123连接，例如可以用粘胶粘贴的方式连接。

请继续参阅图2b，在一些实施例中，为了进一步提高第一吸附面111与密封环133的贴合度，第一密封圈131的横截面为曲面，第一密封圈131的横截面朝向第一密封圈131的外侧凹陷。这里的外侧是指圆环形的第一密封圈131的圆周外侧，这种结构的第一密封圈131在受到第一气路的负压作用力时，弯曲度会减小，从而给密封环133一个向上的作用力，使密封环133与第一吸附面111紧密贴合。

请继续参阅图2b，在一些实施例中，为了加强密闭空间M的密封效果，第二密封圈132的横截面为曲面，第二密封圈132的横截面朝向第二密封圈132的内侧凹陷。这种结构的第二密封圈132在第一气路GP1抽真空时，会受到向内的压强，该作用力会使第二密封圈132紧贴第一吸盘的第一吸盘体113，加强密封效果。

在使用本申请实施例的真空产生装置100时，按照如下方式操作：

1、首先将第一材料S1、第二材料S2分别放置在第一吸盘110的第一吸附面111、第二吸盘120的第二吸附面121上，通过第二气路GP2、第三气路GP3产生负压，吸附第一材料S1、第二材料S2；

2、第一吸盘110向第二吸盘120靠近，第一吸盘110的第一吸盘体113先与第二密封圈132接触，以形成密闭空间M；通过第一气路GP1抽真空，使密闭空间M内形成真空环境；

3、第一吸盘110继续向第二吸盘120靠近，第一吸盘110的第一吸附面111与第一密封圈131上的密封环133接触，以形成第一密闭空间M1；第一气路GP1继续抽真空，使第一密闭空间M1内保持高真空度；

4、第一吸盘110继续向第二吸盘120靠近，第一材料S1与第二材料S2贴合；

5、第一材料S1上的二维材料完成转移后，切断第一气路GP1，第一吸盘110与第二吸盘120分离，取下第一材料S1、第二材料S2。

Claims (14)

1.一种真空产生装置，其特征在于：包括

用于吸附第一材料的第一吸盘，

用于吸附第二材料的第二吸盘，

设置在所述第一吸盘或者所述第二吸盘上的密封件，

所述第一吸盘可朝向所述第二吸盘运动以在所述第一吸盘、第二吸盘和密封件之间形成密闭空间，以将所述第一吸盘吸附的第一材料和所述吸盘吸附的第二材料密封于所述密闭空间内，

设置在所述第一吸盘或者第二吸盘的盘体内部的第一气路，所述第一气路用于连通所述密闭空间和外部抽真空装置。

2.根据权利要求1所述的真空产生装置，其特征在于：所述密封件包括位于内圈的第一密封圈和位于外圈的第二密封圈，所述第二密封圈的高度高于所述第一密封圈的高度，以使

所述第一吸盘向所述第二吸盘运动的过程，所述第二密封圈先被所述第一吸盘和第二吸盘夹持，所述第一密封圈后被所述第一吸盘和第二吸盘夹持。

3.根据权利要求2所述的真空产生装置，其特征在于：所述密封件设置在所述第二吸盘上。

4.根据权利要求3所述的真空产生装置，其特征在于：在所述第一密封圈上设置有硬质金属材质的密封环，所述密封环包括用于与所述第一吸盘贴合以形成密封空间的密封吸附面，所述密封吸附面的高度低于所述第二密封圈的高度。

5.根据权利要求4所述的真空产生装置，其特征在于：

所述第一吸盘上具有用于吸附第一材料的第一吸附面，

所述第二吸盘上具有用于吸附第二材料的第二吸附面，

所述密封吸附面的高度高于所述第二吸附面的高度。

6.根据权利要求5所述的真空产生装置，其特征在于：

所述第一吸盘的盘体内部设置有用于形成负压以吸附第一材料的第二气路，所述第二气路的吸气口设置在所述第一吸附面上，

或

所述第二吸盘的盘体内部设置有用于形成负压以吸附第二材料的第三气路，所述第三气路的吸气口设置在所述第二吸附面上。

7.根据权利要求6所述的真空产生装置，其特征在于：

在所述第一吸盘的第一吸附面上设置有第一环形凹槽，所述第二气路的吸气口设置在所述第一环形凹槽的底面，

或

在所述第二吸盘的第二吸附面上设置有第二环形凹槽，所述第三气路的吸气口设置在所述第二环形凹槽的底面。

8.根据权利要求7所述的真空产生装置，其特征在于：所述第一气路的吸气口设置在所述第二吸附面上，所述第一气路的吸气口位于所述第二环形凹槽的外周。

9.根据权利要求7所述的真空产生装置，其特征在于：所述第一吸盘的第一吸附面和所述密封环的密封吸附面均是精加工面。

10.根据权利要求5所述的真空产生装置，其特征在于：

所述第一吸盘包括第一吸盘体和凸出于所述第一吸盘体设置的第一凸台，所述第一凸台包括所述第一吸附面，

或

所述第二吸盘包括第二吸盘体和凸出于所述第二吸盘体设置的第二凸台，所述第二凸台包括所述第二吸附面。

11.根据权利要求10所述的真空产生装置，其特征在于：所述密封件设置在所述第二凸台外周的第二吸盘体的表面。

12.根据权利要求2所述的真空产生装置，其特征在于：所述第一密封圈的径向厚度大于所述第二密封圈的径向厚度。

13.根据权利要求3所述的真空产生装置，其特征在于：

所述密封件还包括用于连接所述第一密封圈和所述第二密封圈的基体环，

所述第一密封圈由所述基体环的基体表面向远离所述基体表面的方向延伸而成，

所述第二密封圈由所述基体环的基体表面向远离所述基体表面的方向延伸而成。

14.根据权利要求13所述的真空产生装置，其特征在于：

所述第一密封圈的横截面为曲面，所述第一密封圈的横截面朝向第一密封圈的外侧凹陷，

或

所述第二密封圈的横截面为曲面，所述第二密封圈的横截面朝向第二密封圈的内侧凹陷。

Images