[发明专利]一种用于真空互联扫描电镜样品托

说明书

本发明涉及真空机械领域，尤其涉及一种用于真空互联扫描电镜样品托，用于解决真空互联下扫面电镜晶圆样品(wafer)的装载和固定问题。该样品托具具有三层结构，顶层由样品托盘(5)、等距分布的样品压紧弹簧(3)、相对应的径向推杆(2)、径向推杆固定座(4)、中心旋转凸轮(1)、轴承(7)以及优选圆形结构的样品托盘连接座(6)底层构成；中间层是一个弹簧预应力层，下层是一个与中心旋转凸轮(1)中心轴过盈配合的样品托安装接口(9)。固定顶层的样品托盘(5)，旋转底层样品托安装接口(9)可以带动中心旋转凸轮(1)推开或闭合样品压紧弹簧(3)来实现真空互联下扫描电镜晶圆样品的装载和固定。

技术领域

本发明涉及真空机械领域，尤其涉及一种用于真空互联扫描电镜的样品托。

技术背景

由于在地球上的人造真空可以实现局域的超洁净环境，对特定材料生长、制备以及科学研究具有重要的意义，如半导体晶圆生长、半导体体器件制备、电子扫描显微镜检测物体、透射电子显微镜检测材料的界面等，都是在人造真空环境下进行的。为更好的利用真空高洁净特性连续的研究材料生长、器件制备、性能的检测，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所设计并建造了一套真空互联系统。在该真空互联系统中，所有相关的材料生长、器件制备、性能检测的设备都利用真空管道进行了连接，并在互联的真空管道中布置了磁力推动样品传送小车，用来将研究的样品从一个设备传送至另一个设备，而被研究样品本身在全生命周期内不必因为样品传送而暴露到大气中引入污染。

扫描电子显微镜(SEM)是材料研究、半导体器件制备过程中常用的检测和观察设备，也是连入上述的真空互联系统的设备之一。常规的SEM的样品装载是在大气下将样品夹持到SEM样品托上，然后装入SEM真空腔抽真空后进行SEM观察、分析。在上述真空互联系统中，由于样品不允许暴露在大气环境中以避免引入污染，现行通用的SEM样品托和装载方法无法满足真空下装载SEM样品的需要，因此需要一种样品托能在真空环境中将待测的样品，尤其是完整的晶圆(wafer)，装载到SEM观察台上，并保持样品在观察过程相对样品托不动。

发明内容

针对上述的真空互联系统中SEM需要一种能在真空环境中将待测的样品，尤其是完整的晶圆(wafer)，装载到SEM观察台上，并保持样品在观察过程相对样品托不动的样品托，本发明提出了一种用于真空互联扫描电镜样的品托，结合SEM观察台具有水平、垂直移动和360°原位旋转的功能，以及真空互联系统中现有的样品传送系统，实现SEM样品真空下加载并可以保持样品在观察过程中相对样品托固定不动。

本发明采用的技术方案是：

一种用于真空互联扫描电镜样品托具有三层结构，顶层是样品夹持层，中间层是弹簧预应力施加层，底层是与SEM观察台连接的样品托安装接口。顶层样品夹持层相对于底层样品托安装接口，在施加外力克服了中间层预加弹簧应力引发的摩擦力后，可以做相对旋转；在没有外力作用下，样品托顶层与底层在中间层弹簧预应力引发的摩擦力作用下形成一个整体，随SEM观察台移动、旋转。

近一步讲本发明的真空互联扫描电镜样品托的顶层是：一个优选圆形的样品托盘，在样品托盘的样品承载面的周边等距装有2个或2个以上，在垂直方向压紧样品的样品压紧弹簧，样品压紧弹簧安装在具有回位弹簧的径向推杆上，可以样品托盘上样品承载面的径向运动；

近一步讲本发明的真空互联扫描电镜样品托的顶层是：在样品托盘的中心用轴承安装一个旋转凸轮，中心旋转凸轮上连续均匀间隔分布凸出点和凹入点，随凸轮转动，凸轮上的凸出点可以推动径向推杆，让样品压紧弹簧远离样品托盘的样品承载面，为样品装载提供空间，凸轮上的凹入点结合径向推杆上的回位弹簧的作用，可以使样品压紧弹簧回位到样品托盘的样品承载面上，进而压紧样品；