一种带电粒子发射器的夹取装置的制作方法

1.本发明涉及半导体技术领域，更具体涉及一种带电粒子发射器的夹取装置。


背景技术：

2.带电粒子束设备是半导体行业中常用的一种设备，其可以为扫描电子显微镜或者聚焦离子束，但不限于此，而带电粒子发射器是带电粒子束设备的一个重要部件，需要根据使用情况更换。首先需要从带电粒子束设备的发射器载台上夹取出待更换的带电粒子发射器，取出后使带电粒子发射器从夹取装置上脱离，再从储存盒(相当于发射器载台)中夹取新的带电粒子发射器，并安装在带电粒子束设备的发射器载台上。
3.在现有技术中，工程师常采用镊子作为夹取装置，以手动夹取的方式来进行操作，操作简单便捷，但是这种操作方式无法保证取出过程的稳定性，易产生磕碰，损坏带电粒子发射器，造成较大的损失。
4.有鉴于此，有必要对现有技术中的带电粒子发射器的夹取装置予以改进，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于公开一种带电粒子发射器的夹取装置，解决了现有的夹取方式因稳定性较弱而导致带电粒子发射器容易损坏的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种带电粒子发射器的夹取装置，包括：夹取组件，用于夹取带电粒子发射器；
7.支撑座组件，包括套设于夹取组件外部的支撑座及套设于支撑座外部的第一弹性件，其中，所述第一弹性件设置在所述夹取组件和支撑座之间，用于在所述第一弹性件受力压缩后提供回复力，所述夹取组件与所述支撑座滑动连接。
8.作为本发明的进一步改进，所述支撑座的一端凸设用于对夹取装置进行支撑的支撑部。
9.作为本发明的进一步改进，所述夹取装置还包括与所述夹取组件固定连接的第一定位件及设置于所述支撑座侧部的第一滑槽，所述第一定位件与所述第一滑槽滑动连接以将所述夹取组件与所述支撑座滑动连接。
10.作为本发明的进一步改进，设置至少两个所述第一定位件，至少两个所述第一定位件相对于所述夹取组件的纵向轴线呈几何对称设置。
11.作为本发明的进一步改进，所述夹取装置还包括用于推离所述带电粒子发射器的推杆组件，所述推杆组件设置于所述夹取组件内侧。
12.作为本发明的进一步改进，所述推杆组件包括推杆及第二定位件，所述推杆的侧部设置第二滑槽，所述第二定位件与所述夹取组件固定连接，所述第二定位件与所述第二滑槽滑动连接以将所述推杆与所述夹取组件滑动连接。
13.作为本发明的进一步改进，所述推杆组件包括第二弹性件，所述第二弹性件设置
在所述推杆及所述夹取组件之间，用于在所述第二弹性件受力压缩后提供回复力。
14.作为本发明的进一步改进，所述推杆组件包括推杆，所述推杆包括主杆体和与所述主杆体连接的推压部，所述推压部的径向尺寸小于所述主杆体的径向尺寸。
15.作为本发明的进一步改进，所述夹取组件的夹持端面凹设用于夹取所述带电粒子发射器的孔状结构，所述夹持端面开设贯穿所述孔状结构的夹持槽，以对所述带电粒子发射器提供夹持力。
16.作为本发明的进一步改进，所述夹取组件上还凸设限位结构，用于所述夹取组件在所述支撑座组件中进行限位。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
18.本发明提供的一种带电粒子发射器的夹取装置，将夹取组件与支撑座滑动连接，夹取组件相对于支撑座沿预设方向滑动，以使夹取组件沿预设方向夹取带电粒子发射器，保证了带电粒子发射器夹取时的稳定性，有利于避免磕碰的产生，可以保护带电粒子发射器；
19.同时，本发明提供的一种带电粒子发射器的夹取装置，还设置了套设于夹取组件外部的支撑座及套设于支撑座外部的第一弹性件，使得夹取组件在夹取带电粒子发射器之后，可通过第一弹性件的回复力带动带电粒子发射器复位并至少部分收容于支撑座内，进一步起到了保护带电粒子发射器的作用。
附图说明
20.图1为一种带电粒子发射器的夹取装置的立体示意图；
21.图2为图1的夹取装置的另一视角的立体示意图；
22.图3为图2的夹取装置的分解示意图；
23.图4为图3的夹取组件中第一定位销的连接示意图；
24.图5为图3的夹取装置中夹持部的示意图；
25.图6为采用图1的夹取装置进行夹取应用的示意图；
26.图7为采用图1的夹取装置进行夹取后发射器收容于支撑座内的示意图；
27.图8为采用图1的夹取装置的推杆组件进行推离动作的示意图。
具体实施方式
28.下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
29.需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”、“正方向”、“负方向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术方案的限制。
30.参图1至图8所示出的本发明的一种带电粒子发射器的夹取装置的一种具体实施
方式。本实施例所揭示的带电粒子发射器的夹取装置100(以下简称“夹取装置”)，包括夹取组件10，用于夹取带电粒子发射器40(以下简称“发射器”)，发射器40可以为电子束发射器或离子束发射器，但不限于此；支撑座组件30，设置于夹取组件10的外部，用以抵持于发射器载台(例如，带电离子束设备的发射器载台或者用于存储发射器的储存盒，储存盒可被认为是一种发射器载台)供夹取组件10进行夹持动作，并在夹取组件10夹取发射器40后对发射器40进行收容，以保护发射器40，降低发射器40破损的风险；推杆组件20，设置于夹取组件10的内侧，用于将夹持于夹取组件10的发射器40推离。
31.结合图1至图4所示，在本实施例中，夹取装置100为柱状结构，支撑座组件30、夹取组件10和推杆组件20均为柱状结构，支撑座组件30、夹取组件10和推杆组件20的纵向轴线与夹取装置100的纵向轴线200重叠或平行。在本实施例中，以支撑座组件30、夹取组件10和推杆组件20的纵向轴线与夹取装置100的纵向轴线200重叠为例，对以上各个组件之间的连接关系及其组件内的元件之间的连接关系进行具体说明。
32.夹取组件10包括外壳11、设置于外壳11内侧(或外侧)的夹持部12、用于固定连接夹持部12和外壳11的第一定位件。在本实施例中，外壳11和夹持部12均为柱状结构，夹持部12沿纵向轴线200连接于外壳11的内侧(或外侧)下方；第一定位件为第一定位销13。外壳11的侧壁上开设第一通孔111、夹持部12的侧壁上开设第二通孔121，第一通孔111和第二通孔121的截面尺寸与第一定位销13的截面尺寸相配合。在本实施例中，夹持部12的侧壁上还凸设限位结构127，用于夹持部12与外壳11在支撑座组件30中进行限位。例如，限位结构127可以为沿夹持部12的侧壁周向凸设的圆环。
33.在组装时，先将外壳11由夹持部12上方套设于夹持部12的外侧，通过第一定位销13固定外壳11和夹持部12，并由限位结构127对外壳11进行限位。此时，壳体11的第一通孔111和夹持部12的第二通孔121位于夹持部12的同一纵向高度位置，将第一定位销13依次穿过壳体11的第一通孔111和夹持部12的第二通孔121，以将夹持部12与外壳11固定连接。即，在本实施例中，采用第一定位销13插接的方式对外壳11和夹持部12进行固定连接，既能实现夹持部12与外壳11联动的效果，又能满足外壳11与夹持部12之间组装的便捷化。在本实施例中，外壳11和夹持部12为分体式连接，作为本实施方式的合理变形，外壳11和夹持部12也可以一体化连接。
34.在一实施例中，夹持部12可同轴设置于外壳11的内侧与外壳11固定连接；夹持部12也可以非同轴设置于外壳11的内侧与外壳11固定连接。需要明确的是，夹持部12和外壳11之间的位置关系也不仅限于此，夹持部12和外壳11之间的位置关系只需实现夹持部12与外壳11固定连接的目的即可，以使得夹持部12能与外壳11保持联动的运动关系。当外壳11受力沿纵向轴线200向下或向上运动时，外壳11能带动夹持部12同步沿纵向轴线200向下或向上运动。
35.参见图3和图4所示，在本实施例中，以设置两个第一定位销13作为示例，两个第一定位销13沿夹持部12的横向插接于外壳11和夹持部12，对夹持部12与外壳11进行固定连接。在组装时，两个第一定位销13分别穿过壳体11上对应的第一通孔111、夹持部12上对应的第二通孔121，并且第一定位销13位于夹持部12内侧的一端收容于夹持部12内。两个第一定位销13可以设置于夹持部12的同一纵向高度位置，也可以设置于夹持部12的不同纵向高度位置。以其设置于夹持部12的同一纵向高度位置为例，参见图4所示，在一实施方式中，两
个第一定位销13的轴线在夹持部12位于该纵向高度上的横向平面内相互平行，或者，作为本实施方式的合理变形，两个第一定位销13的轴线在夹持部12位于该纵向高度上的横向平面内也可以重叠，两个第一定位销13相对于纵向轴线200呈几何对称设置。
36.当施力将外壳11沿纵向轴线200向下推动时，由于设置两个呈几何对称设置的第一定位销13，使得夹持部12在夹持部12的周向上受力均衡，以此可以减少外壳11向下移动时所需的推动力。并且，当外壳11受到沿纵向轴线200向下的施力时，通过几何对称设置的第一定位销13对于夹持部12和外壳11进行联动，能够带动夹持部12更加流畅地与外壳11作同步运动。在其它可替换的实施例中，第一定位销13的形状及个数不受限制，也可以采用一个或者至少三个第一定位销13对外壳11和夹持部12进行固定连接，第一定位销13对于夹持部12和外壳11的插接方向，也不局限于本实施例中所示例的沿夹持部12的横向进行插接，第一定位销13的插接方向与夹持部12的横向也可呈一定角度的倾斜设置。
37.在本实施例中，结合图3和图5所示，夹持部12可由橡胶等塑性材料制成。夹持部12的夹持端面120凹设至少一个孔状结构123。例如，设置两个孔状结构123，两个孔状结构123相对于纵向轴线200呈对称设置。孔状结构123的形状与大小与发射器40的形状和大小配合用以夹持发射器40，例如，参见图6，孔状结构123和发射器40的接脚41的形状和大小配合。在本实施例中，孔状结构123的开口端由外而内设置倒角，用于在夹持部12夹取发射器40的时候，能对发射器40的接脚41起到导向的作用。具体来说，设置于孔状结构123的开口端的倒角能引导接脚41进入孔状结构123的中心位置，从而在利用夹取装置100夹取发射器40的时候，对于夹取部12与发射器40之间有一定余量的定位空间，方便于夹取装置100对发射器40进行定位与夹取。
38.在本实施例中，夹持部12还设置沿纵向轴线200贯穿夹持部12的通孔122，通孔122沿纵向轴线200上下贯穿夹持部12。通孔122用于使推杆组件20沿纵向轴线200能上下贯穿夹持部12，从而将夹持于夹持部12下方的发射器40从夹持部12的下方推离。在一优选实施方式中，夹持部12的夹持端面120还开设贯穿孔状结构123的夹持槽124，使得孔状结构123可张开一定的角度，为发射器40提供辅助的夹持力。在本实施例中，夹持槽124的延伸方向为纵向轴线200，作为本实施例的合理变形，夹持槽124的延伸方向与纵向轴线200也可呈一定角度的倾斜设置。
39.参见图3所示，推杆组件20包括推杆、套设于推压部22外周的第二弹性件、连接于主杆体21上的施压部24及第二定位件。其中，推杆包括主杆体21和连接于主杆体21下方的推压部22，推压部22的径向尺寸小于主杆体21的径向尺寸。发射器及发射器载台的尺寸有限，使得夹取组件10的夹取端面(该夹取端面用于夹取发射器40，在本实施例中，该夹取端面为夹持部12的夹持端面120)的尺寸受限，使用尺寸较小的推压部22可以减少对夹取端面空间的占用，为夹取端面留下较多的空间。
40.在本实施例中，主杆体21和推压部22为分体式连接，作为本实施方式的合理变形，主杆体21和推压部22也可以一体化连接。在一实施方式中，施压部24连接于主杆体21的上端，第二弹性件为第二弹簧23，第二定位件为第二定位销25。推杆组件20可同轴设置于夹取组件10的内侧，也可以非同轴设置于夹取组件10的内侧，只需实现推杆组件20能贯穿夹取组件10并将夹持于夹取组件10的发射器40推离即可。
41.在本实施例中，推压部22为杆状结构，推压部22的上端与主杆体21之间可通过连
接件(例如，螺钉)固定连接。推压部22设置贯穿推压部22的侧部且沿纵向轴线200延伸的第二滑槽221，用于使得第二定位销25能够在第二滑槽221内进行滑动，此外，还可通过第二滑槽221对第二定位销25进行限位。
42.参见图3和图5，在本实施方式中，夹取组件10的外壳11为中空的柱状结构，在将夹取组件10和推杆组件20组装时，首先通过第二定位销25将夹持部12和推杆组件20连接，再将外壳11套设于推杆组件20的外部并将外壳11与夹持部12进行固定连接。具体的，推压部22的下端通过夹持部12的通孔122嵌入夹持部12。夹持部12的侧部沿夹持部12的横向开设用于插接第二定位销25的第三通孔125，且第三通孔125沿夹持部12的横向朝夹持部12的内侧延伸一段距离。第二定位销25通过第一通孔125的开口处插入，沿夹持部12的横向插接于夹持部12和第二滑槽221中，并将第二定位销25的两个端部均收容于夹持部12。需要明确的是，在推压部22沿纵向轴线200相对于夹持部12上下运动时，第二定位销25的两个端部均不与外壳11产生干涉，以此使得推杆组件20能相对于夹取组件10沿纵向轴线200顺畅地滑动。第二定位销25的形状及个数不受限制，也可以采用两个或者更多个第二定位销25连接夹持部12和推压部22。
43.第二弹簧23设置在主杆体21及夹持部12之间，用于在其受力压缩后为主杆体21及夹持部12提供回复力。具体地，当主杆体21带动推压部22作向夹持部12的下端动作时，主杆体21挤压第二弹簧23使第二弹簧23被压缩，压缩后的第二弹簧23提供使得主杆体21及夹持部12之间产生相对位移的回复力，使得二者复位，例如，该回复力使得主杆体21在向下挤压第二弹簧23后向上运动以实现复位。在一实施例中，第二弹簧23的两端分别与主杆体21及夹持部12固定连接，本领域技术人员知悉固定连接的具体实现方式，故在此不再赘述；在本实施例中，第二弹簧23连接于主杆体21及夹持部12之间，例如，第二弹簧23抵接于主杆体21的下端面211及夹持部12的上端面126。
44.在本实施例中，施压部24与主杆体21之间采用螺纹连接的方式固定连接于主杆体21的上端，通过顶部按压的方式在推杆组件20的轴向上施加压力，向下推动推杆组件20。作为本实施例的合理变形，施压部24也可以设置于主杆体21的侧壁，并外露于所述外壳11的侧壁，通过在侧部对施压部24施加沿纵向轴线200向下的压力，以向下推动推杆组件20。
45.结合图2和图3，支撑座组件30包括支撑座31及套设于支撑座31外部的第一弹簧32。具体的，支撑座31套设于外壳11的外部，支撑座31包括形成于支撑座31的台阶面311、形成于支撑座31的侧部且沿支撑座31的轴向延伸的第一滑槽312及在支撑座31的一端凸出设置的支撑部313，其中，支撑部313的数量可以为一个或至少两个。在一实施方式中，支撑部313可为柱状，设置至少两个支撑部313均匀分布于支撑座31的底部，用于将夹取装置抵持于发射器载台。作为本实施方式的合理变形，支撑部313也可以呈圆环状，其数量可以为一个或多个(至少两个)，当支撑部313的数量为多个时，多个圆环沿径向间隔设置，以进一步增大接触面积，提高支撑的稳定性。作为本实施方式的合理变形，支撑部313可以直接由支撑座31的底端凸出设置；也可以设置于支撑座31的侧壁，并由支撑座31的侧壁向底端方向延伸且凸设出底端。
46.在本实施例中，支撑座31为中空结构，在支撑座31的中部形成收容腔314，外壳11的下端连同夹持部12可沿纵向轴线200在支撑座31的收容腔314中上下运动；收容腔314内设置限位部(未图示)，用于夹持部12的限位结构127限位于收容腔314，便于夹取组件10与
支撑座组件30之间的定位与安装。例如，收容腔314内的限位部可设置为台阶面，限位结构127的上端面抵接于台阶面以将夹持部12定位于收容腔314内。一方面，设置支撑部313可以实现支撑夹取装置100的目的，使得夹取组件10与支撑座组件30之间能够受力产生相对位移，有利于夹取发射器40；另一方面，支撑部313位于收容腔314的外侧，有利于降低支撑座组件30侧方的物体(例如，带电粒子束设备中的物体)和发射器40产生碰撞的可能，有利于保护发射器40；又一方面，由于发射器40在纵向轴线200方向上具有较长的长度，支撑部313在纵向轴线200方向上也具有一定的长度，故支撑部313的设置可以进一步增加对于发射器40的收容空间，有利于降低发射器40的头部(例如，钨灯丝)和支撑座组件30纵向轴线200方向上的物体产生碰撞的可能，有利于保护发射器40，例如，可以选择纵向尺寸较长的支撑部313以避免发射器40的头部暴露在纵向的外部，实现在夹取工作时对发射器40进行全面保护的目的；此外，请再结合图5
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图6，可以适应性设置支撑部313的形状和/或数量以使得支撑部313能够定位于发射器载台，使得夹持部12(的孔状结构123)与发射器40(的接脚41)定位。
47.夹取装置100由内而外的套设顺序依次为推压部22、夹持部12、外壳11及支撑座31。在一实施例中，夹取组件10和支撑座31通过导轨滑块结构滑动连接，例如，滑块安装在夹取组件10上，导轨安装在支撑座31上。在本实施例中，通过第一定位销13结合第一滑槽312形成第一滑动组件，对支撑座31和夹取组件10之间进行滑动连接，用于使得夹取组件10可相对于支撑座31沿纵向轴线200滑动。这样，第一定位销13结合第一滑槽312不仅可以实现夹取组件10与支撑座31之间滑动的功能，还可以对夹取组件10进行限位，实现夹取组件10由上至下和/或由下至上方向的限位。例如，第一滑槽312的两端分别用于对夹取组件10由上至下、由下至上的运动进行限位；或者，也可使用第一滑槽312的一端对夹取组件10实现由上至下的限位，使用限位结构127对夹取组件10实现由下至上的限位，但不限于此。在本实施例中，通过第二定位销25结合第二滑槽221形成第二滑动组件，对推压部22和夹取组件10之间进行滑动连接，用于使得推压部22可相对于夹取组件10及支撑座组件30沿纵向轴线200滑动。这样，第二定位销25结合第二滑槽221不仅可以实现推压部22和夹取组件10之间滑动的功能，还可以对推压部22进行限位，例如，第二滑槽221的两端分别用于对推压部22由上至下、由下至上的运动进行限位。在组装时，例如，先将推杆组件20连接于夹取组件10，再将推杆组件20和夹取组件10由下至上穿过支撑座31，至夹持部12的限位结构127的上端面抵接于收容腔314内的限位部(未图示)的下端面。然后，再将第一弹簧32由上至下套设于支撑座31的外部，并通过第一定位销13沿夹取装置100的横向穿过第一滑槽312，插入壳体11上对应的第一通孔111及夹持部12上对应的第二通孔121，并且将第一定位销13位于夹持部12内侧的一端收容于夹持部12内，以此完成夹取装置100的组装。
48.在一实施例中，第一弹簧32的两端可抵接于第一定位销13和台阶面311，或第一弹簧32的两端也可以分别固定于外壳11和支撑座31的外壁，通过第一滑槽312对外壳11相对于支撑座31的相对移动进行限位，并通过第一弹簧32将夹取组件10相对于支撑座31进行复位。
49.同时，设置两组定位销(第一定位销13和第二定位销25)，分别使得夹取组件10相对于支撑座组件30沿纵向轴向200的移动(用于夹取发射器40)、与推杆组件10相对于夹持组件20沿纵向轴向200的移动(使得发射器40脱离)相互不受干扰。
50.结合图1至图8所示，采用夹取装置100对发射器40进行夹取与推离的动作，具体步骤如下：
51.第一步，夹取：利用支撑座31上的支撑部313进行定位与支撑，将夹取装置抵接至盛放发射器40的容器(如带电粒子束设备的发射器载台或储存盒，未图示)上。
52.结合图2和图6所示，用手握持住外壳11并将其向下移动，使夹持部12接触发射器40，发射器40的接脚41由下至上插入夹持部12底端的孔状结构123，例如，直到夹持部12的底面与发射器40的绝缘体(绝缘体一般为圆柱状)贴合为止，但不限于此，夹持部12底端的孔状结构123通过被接脚41撑开所获得的所述夹持力与摩擦力夹持住发射器40。此时缓慢放松握持，让第一弹簧32回弹，第一弹簧32将第一定位销13连带外壳11、夹持部12推回至起始位置，此时由于夹持力与摩擦力，发射器40被夹持部12夹持住，至少部分缩入支撑部31的内部(参见图7所示)，以此完成夹取的全部动作。由此，可以使发射器40在自然状态下至少部分位于支撑座31之内，以起到保护发射器40的作用，此外，发射器40的外部设置有支撑部313，根据前文的分析可知，也有利于保护发射器40。
53.第二步，推离：用四指持住外壳11，并用大拇指按压顶端的施压部24，将主杆体21及推压部22向下推；由于四指握持住了外壳11，而外壳11通过第一定位销13与夹持部12进行了固定连接，因此夹持部12与施压部24之间即产生了相对移动，从而导致第二弹簧23被压缩。施压部24带动夹持部12由上至下逐步推伸，参见图8所示，发射器40被施压部24向下推，这个力通过抵抗夹持部12的孔状结构123与发射器40的接脚41间的夹持力与摩擦力以推离发射器40，即使发射器40整体从夹持部12上脱离，推压部22可以贯穿夹持部12，也可以运动至夹持部12内但未贯穿夹持部12。此时缓慢放松对施压部24的按压，让第二弹簧23回弹，第二弹簧23将主杆体21、推压部22及施压部24推回至起始位置，以此完成推离的全部动作。
54.需要说明的是，操作夹取装置100可实现夹取发射器40和使得发射器40脱离，这里并不限于人工操作，使用机械手臂操作夹取装置也是可行的。
55.本实施例所揭示的一种带电粒子发射器的夹取装置100不仅可用于夹取带电粒子发射器，还可以对其它具有连接部的器件进行夹取。通过调整第二滑槽221的长度，可以将支撑座31及发射器载台进行适配，以此进一步提高了夹持装置的适应性。
56.本发明提供的夹取装置100，利用了类似双层套筒的一体化设计，将推杆组件30连接于夹取组件10的内部，从而将“夹取”和“推离”两个功能进行了整合，避免了拆分和组装等复杂操作。同时，设置了用于复位的第一弹簧32和第二弹簧23，使得“夹取”和“推离”两个功能可以反复进行，提高了操作的便利性。
57.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
58.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。