[实用新型]一种用于真空互联扫描电镜样品托

说明书

技术领域

本实用新型涉及真空机械领域，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，本实用新型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。

本实用新型采用的技术方案是：

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。

近一步讲本实用新型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；

近一步讲本实用新型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；

近一步讲本实用新型的真空互联扫描电镜样品托的中间层是一个可以提供弹簧预应力的机构，在没有外力作用在顶层样品托固定卡位机构使样品托顶层不动使，样品托的顶层和底层在该弹簧预应力产生的摩擦力作用下形成一个整体，随底层样品托安装接口移动、旋转，当有外力作用在顶层样品托固定卡位机构使样品托顶层不动使，并克服中间层该弹簧预应力产生的摩擦力时，底层样品托安装接口在SEM观察台原位旋转电机的带动下，会带动顶层中的中心旋转凸轮相对样品托盘旋转，从而推动样品压紧弹簧的打开等待装载样品，或样品压紧弹簧回位压紧样品。

近一步讲本实用新型的真空互联扫描电镜样品托的底层是：一个根据所用扫描电镜原位旋转电机轴设计、中间带圆孔的薄片样品托安装接口，中心孔的一端与顶层的中心旋转凸轮的中心轴过盈配合形成一体，可以带动中心旋转凸轮旋转，中心孔的另一端与待安装的SEM样品观察台的原位旋转电机轴相配合，可以随SEM观察台进行水平、垂直移动和原位360度旋转；

在本真空互联扫描电镜样品托中全部采用机械结构，没有电机等电气，利用SEM观察台自身的动力和真空互联系统的自有送样系统，实现真空互联系统下SEM样品的真空装载和固定问题，减少真空的污染源和电气连接的复杂性。

附图说明

图1是SEM观察台运动方式和真空互联系统的样品传送系统原理示意。