一種樣品測試/處理裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于測試或處理樣品的裝置，能夠用于對各種樣品進行表面測試和翻面處理。
【背景技術】
[0002]半導體激光器具有體積小、能量效率高、壽命長、易于調制等優點，其應用范圍覆蓋了整個光電子學領域，成為當今光電子科學的核心技術。而半導體激光芯片是整個激光產業鏈的技術核心與源頭，是帶動整個產業發展的關鍵。在半導體器件工藝中，表面處理至關重要，決定了器件的性能以及壽命，也是產業發展的主要技術難點。
[0003]激光半導體芯片表面態處理主要是針對半導體激光芯片表面態進行優化重整來提高光輸出功率和使用壽命。激光表面態處理目的是去除表面沾污，飽和表面懸掛鍵等不穩定態，或更進一步包括表面改性以更好地符合器件的使用，如提高表面光損傷閾值等。目前激光芯片表面態的處理，主要涉及表面清潔、鈍化和鍍膜等。
[0004]考慮到樣品處理工藝的多樣性和精密性，目前主要采用不同工藝裝置在車間內進行流水作業的方式，因此，整個系統較為復雜、龐大，也增加了各工藝裝置之間相互配合的難度。因此，亟需一種能夠綜合完成多個工藝環節的裝置，優化系統整體架構。實際上，這不僅是半導體激光芯片處理的需求，LED芯片、機械零部件(小元件)、以及化學材料等測試或處理也都希望盡可能簡化裝置、提高效率。
[0005]對于半導體芯片的表面處理，樣品通常需要置于樣品架安裝固定，而樣品架本身也是懸空設置，通過支撐結構固定，對樣品進行處理的工藝單元通常位置恒定，因此，當要求對樣品的兩面均作處理時，還特別需要樣品架能夠進行翻轉并保持待處理表面與工藝單元的相對位置不變。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的在于提供一種樣品測試/處理裝置，能夠解決現有技術系統復雜、龐大以及效率較低的問題。
[0007]本實用新型的方案如下:
[0008]一種樣品測試/處理裝置，包括基礎結構件(例如真空腔的頂壁)、作業臺、樣品架、樣品架支撐機構、控制器和多個工藝處理單元，其中基礎結構件、作業臺、樣品架自上而下依次布置；所述樣品架用于裝載待處理樣品，所述樣品架支撐機構用于配合連接并鎖緊樣品架，使得樣品架處于作業臺下方的作業區域；所述多個工藝處理單元均固定安裝于作業臺，作業臺與基礎結構件連接固定，基礎結構件上設置有統一的作業線路連接口，作業臺在豎直方向上具有與所述作業線路連接位置對應的貫通孔道；所述樣品架支撐機構自作業臺下方穿過所述貫通孔道伸出，并連接有水平旋轉驅動機構和升降驅動機構以實現樣品架支撐機構的水平旋轉和垂直升降功能。
[0009]以上方案中提到的“自上而下”、“水平”、“豎直”是考慮到相對位置關系所作的限定，并非絕對限制實際的空間位置。以上所述的基礎結構件可以有不同的結構形式，如果樣品測試/處理要求封閉的真空環境，則例如真空腔的頂壁、蓋板等；如果允許開放空間，則例如固定支架、基座等。
[0010]基于以上方案，本實用新型還進一步作了如下優化:
[0011]上述作業臺是通過作業臺支撐機構與基礎結構件安裝固定，作業臺支撐機構對應于所述貫通孔道提供用于容置樣品架支撐機構的空間，所述多個工藝處理單元相應的電氣線路亦在該空間內走線。或者，作業臺也可以直接與基礎結構件的底面接觸固定。
[0012]上述作業臺支撐機構和樣品架支撐機構整體上構成套管形態，作業臺支撐機構作為外管插接固定于基礎結構件，樣品架支撐機構作為內管穿過作業臺支撐機構，所述多個工藝處理單元相應的線路在套管所形成的環形空間內走線。
[0013]上述樣品架支撐機構的下端為卡爪結構以鎖緊樣品架。
[0014]對于半導體芯片雙面處理等需求，可以增設一翻轉執行機構(位于樣品架的水平方向上)，用于配合連接并驅動樣品架翻轉，由所述控制器協調翻轉執行機構和樣品架支撐機構對樣品架的配合連接。
[0015]上述樣品架包括水平的固定框和位于固定框內的轉動件，轉動件上設置有用于裝載待處理樣品的貫通孔，轉動件通過翻轉軸與固定框安裝連接；樣品架位于處理工位時，所述樣品架支撐機構與固定框配合連接固定；需要翻轉時，所述翻轉執行機構的驅動端沿水平方向與樣品架的翻轉軸同軸連接固定，樣品架支撐機構與固定框脫開，使得翻轉執行機構能夠帶動轉動件及其裝載的待處理芯片能夠相對于固定框翻轉運動。
[0016]上述固定框內設置有平行的至少兩個所述轉動件。
[0017]樣品架需要翻轉時，升降驅動機構帶動樣品架支撐機構及其固定的樣品架下移，翻轉執行機構水平方向伸長與樣品架的翻轉軸配合連接，然后樣品架支撐機構與樣品架脫開并回升，待翻轉執行機構將樣品架的轉動件翻轉后，樣品架支撐機構再次下移與樣品架的固定框配合連接固定，翻轉執行機構與樣品架脫開后縮回，樣品架支撐機構以及樣品架上升至所要求的位置。
[0018]除了以上樣品架結構外，還可以設計如下形式的無固定框的樣品架:即樣品架是一體件形式的轉動件，需要翻轉時，翻轉執行機構水平方向伸長與樣品架配合連接固定，樣品架支撐機構與樣品架脫開，翻轉執行機構沿水平方向繼續伸長或回縮從而拖動樣品架遠離樣品架支撐機構的投影位置，待翻轉執行機構驅動樣品架翻轉后，再拖動樣品架回歸原位重新與支撐機構連接固定。
[0019]上述多個工藝處理單元包括樣品加熱單元、溫度檢測反饋單元和冷卻單元；在樣品架支撐機構上安裝有偏壓單元，使得當樣品架支撐機構配合鎖緊樣品架時能夠按照工藝需求對樣品架施加偏壓。
[0020]退火工藝可利用其中的樣品加熱單元和冷卻單元實現。而偏壓單元的設計，可以充分利用以上整體結構，簡單引入(偏壓電源)導線接至樣品架支撐機構，樣品架本身為導電材質，使得外部控制加電即形成待處理芯片與靶材工作區的偏壓電場。
[0021]本實用新型具有以下優點:
[0022]1、系統結構簡明、緊湊，能夠在同一環境下進行多個工藝處理，提高效率。
[0023]2、樣品架可以實現較大面積，可容納高達300個激光芯片，實現了激光芯片表面處理過程的批量化生產，對推動整個激光芯片產業的發展意義重大。
[0024]3、可以使芯片在同一環境下快速進行雙面處理，而不影響其他功能部件的布局和使用；尤其對于半導體芯片的處理，避免了因轉移環境帶來污染的隱患。
[0025]4、對于鈍化、鍍膜等工藝，偏壓單元可按工藝要求設置不同的偏壓值，能有效保證膜層不受損傷的前提下增加膜層的致密性和附著力。
[0026]5、如需完成多次鍍膜過程，真空腔內的加熱裝置和冷卻裝置使鍍膜過程中可隨時按照需求進行膜面改性的退火處理。
【附圖說明】
[0027]圖1是本實用新型應用在半導體激光芯片表面處理設備的示意圖。
[0028]圖2是圖1中真空腔室內的結構示意圖。
[0029]圖3是本實用新型的主體結構示意圖。
[0030]圖4是圖3所示結構增加升降機構的示意圖。
[0031]圖5是本實用新型中樣品架的第一種實施例。
[0032]圖6是本實用新型中樣品架的第二種實施例。
[0033]圖7、圖8是本實用新型中樣品架的第三種實施例。
[0034]圖9是本實用新型中翻轉執行機構與樣品架配合連接的示意圖(仰視圖)。
[0035]附圖標號說明:
[0036]1-真空工藝腔室；2_真空栗連接口 ；3_樣品架的翻轉執行機構；4_靶材；5_靶材底座旋轉裝置；6_作業臺支撐裝置；7_樣品架的支撐機構；8_作業臺；9_樣品架；901、911-樣品架的固定框；902、912_樣品架的轉動件(轉動框)；903、913_樣品架的翻轉軸；922-無固定邊框轉動件；10_觀察窗；11_板閥；12_緩沖腔室，13- “套管”密封固定的位置；
[0037]14-工藝氣體氣路；15_輔助氣體氣路；16_輔助氣體混合腔；17_輔助氣體出氣孔；18-工藝氣體混合腔；19-靶材遮蓋裝置；20_樣品架支撐裝置的升降機構；21_工藝氣體進氣孔；22_工藝氣體出氣孔；23_樣品架支撐裝置卡爪；24_反光罩(以便將樣品均勻加熱);25_加熱單元；26_溫度檢測單元。
【具體實施方式】
[0038]以下結合附圖，以半導體激光芯片表面處理設備方面的應用為例，詳細介紹本實用新型的結構和效果。
[0039]本實施例中，真空工藝腔室內部設置作業臺，作業臺通過作業臺支撐裝置與真空工藝腔室的頂部相連，作業臺可置于濺射靶材的上方，也可以倒置結構。
[0040]作業臺內部裝有加熱單元、冷卻單元和溫度反饋單元，按照各