一种真空手套箱及用于量子腔阳极键合方法与流程

本发明涉及芯片原子钟领域。更具体地，涉及一种真空手套箱及用于量子腔阳极键合的方法。

背景技术：

芯片原子钟是一种精密时间计量仪器，广泛应用于定位、导航、通信、军事等多个领域。芯片原子钟功能的实现，主要依赖于其内部的物理系统。芯片原子钟的物理系统的研制难点在于量子腔的阳极键合工艺。

对于现有的量子腔的阳极键合工艺而言，硅片、玻璃片以及反应物质都需要在不同的设备之间传递，很难消除空气中的粉尘和水氧成分的污染。硅片、玻璃片以及反应物质受到污染后，会严重影响量子腔的键合强度和反应物质的纯度，甚至导致量子腔的键合失败。

技术实现要素：

为解决上述问题至少之一，本发明提供一种真空手套箱，包括真空泵，还包括：

第一箱体；

与所述第一箱体对应的第二箱体；

连通所述第一箱体和第二箱体的第一过渡仓；以及

固定于所述第二箱体上并与第二箱体连通的第二过渡仓；

所述第一过渡仓和第二过渡仓的两端分别设置阀门，所述真空泵连通阀门隔开的每个容腔上，所述阀门依次开启使制作的产品在真空中运输和制作。

优选地，所述第二过渡仓固定一所述第二箱体远离所述第一箱体的侧壁上。

优选地，所述真空泵为两个，分别对应与第一箱体和第二箱体连通。

优选地，所述手套箱还包括净化装置，所述净化装置用于过滤箱体内的气体以及吸收其中的粉尘和水养成分，并且产生清洁氮气。

优选地，所述第一箱体内设置键合机，所述键合机用于硅片和玻璃片的阳离子键合。

本发明还提供一种在真空手套箱内用于量子腔阳极键合的方法，包括：

打开第一过渡仓和第二过渡仓的阀门，使手套箱充满清洁氮气的环境后关闭所有阀门；

依次从第一端开始打开第二过渡仓和第一过渡仓阀门，将硅片和玻璃片放入键合机，进行第一层阳极键合形成第一硅-玻璃片；

依次从第二端开始打开第一过渡仓和第二过渡仓阀门，将第一硅-玻璃片运至第二箱体，并在其上均匀滴入反应物质，烘干；

依次从第一端开始打开第二过渡仓和第一过渡仓阀门，将具有烘干反应物质的第一硅-玻璃片放入键合机，进行第二层阳极键合形成第二硅-玻璃片；

打开键合机，切割第二硅-玻璃片，得到芯片原子钟的量子腔。

本发明的有益效果如下：

本发明提供一种真空手套箱及用于量子腔阳极键合的方法，具有如下效果：

第一，阳极键合过程中净化装置一直处于工作状态，持续循环箱体内空气，吸收过滤气体中的粉尘和水氧成分，保证了阳极键合设备的放气和外界空气的渗入不会影响箱体的超高洁净度和超低水氧含量的氮气环境。

第二，第一箱体和第二箱体箱通过第一过渡仓相连，第二箱体与外界通过第二过渡仓相连，在每次的物品传递过程中都进行过渡仓的净化，实现了两个箱体的环境隔离、第二箱体与外界空气的有效隔离。

第三，在整个阳极键合的过程中，所有的操作都在封闭的超高洁净度和超低水氧含量的氮气环境中进行，避免了硅片、玻璃片以及反应物质受到粉尘和水氧的污染，保证了量子腔的阳极键合强度和反应物质的纯度。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明一个实施方式中的真空手套箱结构示意图。

图2示出本发明一个实施方式中的量子腔阳极键合的方法。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

定义第一端为图示中的右端，或者解释为反应物进入真空手套箱的一端，第二端为真空手套箱的相对的另一端。

本发明提供一种真空手套箱，包括：第一箱体1；与所述第一箱体1对应的第二箱体8；

连通所述第一箱体1和第二箱体8的第一过渡仓3；以及固定于所述第二箱体8上并与第二箱体8连通的第二过渡仓7；所述第一过渡仓3和第二过渡仓7的两端分别设置阀门，并且设置真空泵连通在阀门隔开的每个容腔上，所述真空泵为两个，分别为第一真空泵5和第二真空泵6，所述阀门依次开启使制作的产品在真空中运输和制作。

真空泵连通所有的容腔，因此，在打开第一个阀门时，气体进入第二过渡仓7内，此时通过真空泵将第二过渡仓7抽为真空，关闭第一个阀门，依次打开各个阀门，从而即使其中真空环境被破坏，也能够尽可能地减少对制作产品造成的影响。

可选地，所述第二过渡仓7固定一所述第二箱体8远离所述第一箱体1的侧壁上。

可选地，所述真空泵为两个，分别对应与第一箱体1和第二箱体8连通。

真空泵的数量增大能够让每个独立的操作空间匹配一个真空泵，加快真空准备时间，并且单个空间相互不受影响，但也会增大电能的消耗以及装置的购置成本。

可选地，所述手套箱还包括净化装置4，所述净化装置4用于过滤手套箱内的气体以及吸收其中的粉尘和水养成分，并且产生清洁氮气。

净化装置4可以根据实验需要选取，手套箱进一步包括净化装置4使得该真空手套箱具有更广的适用性。

可选地，所述第一箱体1内设置键合机2，所述键合机2用于硅片和玻璃片的阳离子键合。

当第一箱体1中设置键合机2时，该真空手套箱能够用于芯片量子钟量子腔的制作，在第一箱体1内进行阳极键合。

本实施方式中虽然仅仅举出本真空手套箱能够进行阳离子键合，但本领域技术明了的是，本真空手套箱的主体构思为提供需要两个或两个以上的真空容腔内进行制作环境，因此能够适用于各种真空实验操作环境，尤其能够适用于需要两个或者两个以上独立空间的真空实验，同样，也能够适用于仅仅使用其中一个箱体的真空实验操作，更广泛地说，还能够适用于非真空的实验操作，本发明不再赘述。

本发明提供一种真空手套箱及用于量子腔阳极键合的方法，具有如下效果：

第一，阳极键合过程中净化装置4一直处于工作状态，持续循环箱体内空气，吸收过滤气体中的粉尘和水氧成分，保证了阳极键合设备的放气和外界空气的渗入不会影响第二箱体的超高洁净度和超低水氧含量的氮气环境。

第二，第一箱体和第二箱体通过第一过渡仓3连，第二箱体与外界通过第二过渡仓7相连，在每次的物品传递过程中都进行过渡仓的净化，实现了两个箱体的环境隔离、第二箱体与外界空气的有效隔离。

第三，在整个阳极键合的过程中，所有的操作都在封闭的超高洁净度和超低水氧含量的氮气环境中进行，避免了硅片、玻璃片以及反应物质受到粉尘和水氧的污染，保证了量子腔的阳极键合强度和反应物质的纯度。

此外，在本发明的另一个实施方式中，本发明还提供一种在真空手套箱内量子腔阳极键合的方法，包括：

s1：打开第一过渡仓和第二过渡仓的阀门，使手套箱充满清洁氮气的环境后关闭所有阀门；

s2：依次从第一端开始打开第二过渡仓和第一过渡仓阀门，将硅片和玻璃片放入键合机，进行第一层阳极键合形成第一硅-玻璃片；

s3：依次从第二端开始打开第一过渡仓和第二过渡仓阀门，将第一硅-玻璃片运至第二箱体，并在其上均匀滴入反应物质，烘干；

s4：依次从第一端开始打开第二过渡仓和第一过渡仓阀门，将具有烘干反应物质的第一硅-玻璃片放入键合机，进行第二层阳极键合形成第二硅-玻璃片；

s5：打开键合机，切割第二硅-玻璃片，得到芯片原子钟的量子腔。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。