探針臺、有機(jī)薄膜器件的制備與測試集成系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種探針臺、有機(jī)薄膜器件的制備與測試集成系統(tǒng)及其方法。其中，使有機(jī)薄膜器件制備裝置（200）與探針臺（100）密封連接并在二者之間形成對外密封的樣品傳遞通道，通過設(shè)置樣品傳遞裝置（2）以將樣品經(jīng)由所述樣品傳遞通道在所述有機(jī)薄膜器件制備裝置（200）與所述探針臺（100）之間進(jìn)行傳送，樣品傳送過程的全程均隔絕外界環(huán)境氣氛影響，使得有機(jī)薄膜器件的生成和測試均隔離外界環(huán)境并處于密閉和真空環(huán)境中，有效提高測試準(zhǔn)確度。
【專利說明】探針臺、有機(jī)薄膜器件的制備與測試集成系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米器件和/或有機(jī)薄膜器件的制備和測試領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于有機(jī)薄膜器件測試的探針臺裝置以及用于有機(jī)薄膜器件的一體制備與測試的有機(jī)薄膜器件的制備與測試集成系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在器件性能表征和基礎(chǔ)研究方面，探針臺是比較成熟的常規(guī)測量設(shè)備，尤其是在光電測試領(lǐng)域，被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體材料和光電器件的電學(xué)性質(zhì)測量和器件的可靠性表征。在有機(jī)薄膜器件結(jié)構(gòu)中，為迅速便捷地表征器件結(jié)構(gòu)性能也常常使用探針臺進(jìn)行電學(xué)性能測量。根據(jù)對測量元器件環(huán)境要求的不同，一般分為常溫大氣環(huán)境下常規(guī)探針臺和高真空液氦制冷的高端低溫探針臺等多種。雖然有些型號的探針臺支持在真空或環(huán)境可控條件下更換樣品，然而由于高端探針臺及其連接裝置的尺寸和空間等原因，難以在有機(jī)薄膜器件制備裝置中集成，樣品性能測定依然在分立的探針臺的內(nèi)置樣品臺中進(jìn)行，與樣品制備的真空蒸鍍設(shè)備無法進(jìn)行連接，目前國內(nèi)外也未見商品化的可以實(shí)現(xiàn)原位或可控環(huán)境下與有機(jī)薄膜沉積和器件制備設(shè)備相連接的探針臺測量系統(tǒng)。
[0003]在 申請人:于2012年02月24日提交的申請?zhí)枮?01210046050.4，名稱為“用于柔性襯底上有機(jī)薄膜器件制備的集成裝置”的發(fā)明專利申請中，公開了一種用于柔性襯底上有機(jī)薄膜器件制備的集成裝置，該集成裝置內(nèi)具有與外界相隔的全封閉環(huán)境，內(nèi)部各腔室氣氛可調(diào)節(jié)并能夠在各腔室間進(jìn)行樣品傳送，使得樣品的制備環(huán)境可控并實(shí)現(xiàn)隔水隔氧。然而，所制備或生成的對環(huán)境要求很高的有機(jī)薄膜器件樣品從有機(jī)薄膜器件制備裝置中取出并放置到探針臺中進(jìn)行電學(xué)性質(zhì)測試時(shí)，由于如上所述的沒有在有機(jī)薄膜器件制備裝置中集成的或與有機(jī)薄膜器件制備裝置密封相連的探針臺，因而樣品將難以避免地暴露于大氣環(huán)境中，進(jìn)而影響測試結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種探針臺、有機(jī)薄膜器件的制備與測試集成系統(tǒng)及其方法，可實(shí)現(xiàn)有機(jī)薄膜器件在生成和測試的全過程中均隔絕外界氣體。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種有機(jī)薄膜器件的制備和測試方法，該方法使有機(jī)薄膜器件制備裝置與探針臺密封連接并在二者之間形成對外密封的樣品傳遞通道，通過設(shè)置樣品傳遞裝置以將樣品經(jīng)由所述樣品傳遞通道在所述有機(jī)薄膜器件制備裝置與所述探針臺之間進(jìn)行傳送，使得有機(jī)薄膜器件的生成和測試均隔離外界氣體。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種探針臺，該探針臺包括內(nèi)置的樣品臺、樣品傳遞機(jī)構(gòu)和中空連接件，該中空連接件密封連接到所述探針臺的外周部上并徑向向外延伸，所述中空連接件具有與所述樣品臺連通且用作樣品傳遞通道的中空腔室，所述樣品傳遞機(jī)構(gòu)用于將樣品經(jīng)由所述樣品傳遞通道向內(nèi)傳遞至所述樣品臺或者將樣品從該樣品臺經(jīng)由所述樣品傳遞通道向外傳送。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的還一個(gè)方面，提供了一種有機(jī)薄膜器件的制備與測試集成系統(tǒng)，該集成系統(tǒng)包括有機(jī)薄膜器件制備裝置和根據(jù)本發(fā)明上述的探針臺，所述探針臺與所述有機(jī)薄膜器件制備裝置之間通過所述中空連接件與外界隔離地密封連接。
[0008]通過上述技術(shù)方案，根據(jù)本發(fā)明的有機(jī)薄膜器件的制備和測試方法，有機(jī)薄膜器件樣品可在樣品傳遞機(jī)構(gòu)的作用下全程均隔絕外界氣體地在有機(jī)薄膜器件制備裝置與探針臺的樣品臺之間進(jìn)行傳送，可使得有機(jī)薄膜器件的生成和測試一體進(jìn)行并隔絕外界環(huán)境影響，提高生成效果和測試準(zhǔn)確度。
[0009]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0011]圖1是根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的探針臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是圖1中的探針臺的局部半剖圖，圖中清楚顯示了探針臺的樣品臺，并且為清楚起見，省略了探針臺的其它部分連接部件；
[0013]圖3是根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的有機(jī)薄膜器件的制備與測試集成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0014]附圖標(biāo)記說明
[0015]100 探針臺200有機(jī)薄膜器件制備裝置
[0016]I 樣品臺2 樣品傳遞機(jī)構(gòu)
[0017]3 中空連接件4 閘板閥
[0018]5 探針臂31 第一中空連接件
[0019]32 第二中空連接件 33 連接法蘭
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0021]如前所述，在 申請人:于2012年02月24日提交的申請?zhí)枮?01210046050.4，名稱為“用于柔性襯底上有機(jī)薄膜器件制備的集成裝置”的發(fā)明專利申請中，公開了一種用于柔性襯底上有機(jī)薄膜器件制備的集成裝置，該集成裝置主要分為三部分，即薄膜生長室、過渡室和手套箱。薄膜樣品的制備過程與外界環(huán)境隔離，在各個(gè)室內(nèi)可調(diào)節(jié)真空度和氣氛，以符合最優(yōu)化的制備調(diào)節(jié)。并且，樣品通過樣品臺車和滑軌可在三個(gè)腔室內(nèi)實(shí)現(xiàn)傳送。然而，為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電子器件，特別是有機(jī)薄膜晶體管器件從制備到電學(xué)性質(zhì)測試整個(gè)過程中都不接觸外界氣氛環(huán)境，進(jìn)一步地讓器件在上述過程中保持與器件制備環(huán)境相同的氣氛(包括真空)，或者在電學(xué)測試過程中換成其他氣氛或抽成超高真空，本發(fā)明相應(yīng)地在此提供了一種探針臺、有機(jī)薄膜器件的制備與測試集成系統(tǒng)及其方法。其中，如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供了一種探針臺，該探針臺100包括內(nèi)置的可處于密閉和真空環(huán)境中的樣品臺1，該探針臺100還包括密封連接到探針臺100上的樣品傳遞機(jī)構(gòu)2和中空連接件3，該中空連接件3從探針臺100徑向向外延伸并具有與樣品臺I相連且用作樣品傳遞通道的中空腔室，樣品傳遞機(jī)構(gòu)2用于將樣品通過中空腔室向內(nèi)傳遞至樣品臺I或者將樣品從該樣品臺I經(jīng)由中空腔室向外傳送。根據(jù)本發(fā)明的探針臺通過設(shè)置中空連接件可密封連接到有機(jī)薄膜器件制備裝置的過渡室，通過設(shè)置樣品傳遞機(jī)構(gòu)可在過度室與探針臺的內(nèi)置樣品臺之間傳遞樣品。
[0022]具體地，中空連接件3優(yōu)選地形成為中空圓筒(即圓管狀)，中空連接件3的中空腔與圖2所示的樣品臺I相連通。這種中空圓筒的外端還可設(shè)有連接法蘭33，以便與閘板閥4等相連，以下將述及。這樣，如圖1所示，可將中空連接件3和樣品傳遞機(jī)構(gòu)2布置在探針臺100的外周部上，如同增加設(shè)置的探針臂5，四個(gè)探針臂5以及中空連接件3和樣品傳遞機(jī)構(gòu)2在探針臺100的外周部均勻分布。另外，本實(shí)施方式中的樣品傳遞機(jī)構(gòu)2設(shè)計(jì)為包括磁力傳輸桿和安裝在該磁力傳輸桿一端的撥叉(在探針臺100內(nèi)部而未顯示)。優(yōu)選地，磁力傳輸桿和中空連接件3分別位于探針臺100的徑向的兩側(cè)，磁力傳輸桿設(shè)置成使得撥叉能夠隨該磁力傳輸桿的移動而穿過樣品臺I和中空連接件3的中空腔室。本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉地是，這種包括磁力傳輸桿及其末端安裝的撥叉(或稱機(jī)械手)的機(jī)構(gòu)在真空環(huán)境下的樣品傳遞上應(yīng)用較為廣泛，使用方便靈活，例如在實(shí)用新型專利CN2497308Y中即采用了這種磁力傳輸桿進(jìn)行樣品傳送。由于為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的器件和結(jié)構(gòu)，因而在此不再對磁力傳輸桿和撥叉進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)描述。在探針臺100與有機(jī)薄膜器件制備裝置200連接后，通過操作磁力傳輸桿，可使得撥叉通過中空連接件3的中空腔室進(jìn)入有機(jī)薄膜器件制備裝置200的過度室中，并在樣品臺車上抓取樣品，進(jìn)而返回傳送到探針臺100的樣品臺I內(nèi)，以通過操作探針臂5對樣品進(jìn)行各種電學(xué)測試。需要說明的是，本實(shí)施方式中僅例舉了樣品傳遞機(jī)構(gòu)2和中空連接件3的優(yōu)選結(jié)構(gòu)形式和組成結(jié)構(gòu)，但并不對其做出限定。例如，中空連接件3也可形成為方形或其它彎曲形狀等，樣品傳遞機(jī)構(gòu)2也可設(shè)計(jì)成類似如前所述的專利申請201210046050.4中所公開的包括滑軌和樣品臺車的結(jié)構(gòu)。
[0023]其中，圖1所示的探針臺100還可包括各種連接裝置和系統(tǒng)，例如可設(shè)計(jì)抬升機(jī)構(gòu)使得樣品臺I可上下移動或旋轉(zhuǎn)，并且可包括連接到樣品臺I的真空泵抽系統(tǒng)、液體制冷劑加注裝置和/或惰性氣體加注裝置及其驅(qū)動電機(jī)等等。通過往樣品臺I內(nèi)(與探針臺100內(nèi)真空腔隔絕)通入液體制冷劑和向放置在樣品臺I的加熱器通電流可調(diào)節(jié)樣品臺I表面的溫度，使樣品保持在常溫以下的恒定低溫氛圍內(nèi)。通入惰性氣體等可改變樣品臺I內(nèi)的環(huán)境氣氛，并且可通過真空泵抽系統(tǒng)改變樣品臺I內(nèi)的真空度。在進(jìn)行上述改變樣品臺I氣氛、真空度和溫度等操作時(shí)，有必要將探針臺100與有機(jī)薄膜器件制備裝置200相隔離開，以免影響有機(jī)薄膜器件制備裝置200內(nèi)的氣氛、溫度和真空度等。因此，本實(shí)施方式中的探針臺還可包括閘板閥4，該閘板閥4連接到中空連接件3上以用于開啟或封閉中空連接件3的中空腔室，從而將探針臺100與有機(jī)薄膜器件制備裝置200相連通或阻絕。同樣地，在包括真空環(huán)境的裝置中常使用類似的閘板閥4裝置，以進(jìn)行真空隔離，例如在實(shí)用新型專利CN2497308Y中也采用了類似的閘板閥。由于為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的器件和結(jié)構(gòu)，因而在此同樣不再加以結(jié)構(gòu)描述。
[0024]采用以上闡述的探針臺100，如圖3所示，本發(fā)明相應(yīng)提供了一種有機(jī)薄膜器件的制備與測試集成系統(tǒng)，該集成系統(tǒng)包括有機(jī)薄膜器件制備裝置200和根據(jù)本發(fā)明上述的探針臺100，探針臺100與有機(jī)薄膜器件制備裝置200之間通過中空連接件3密封相連，與外界環(huán)境隔離。這樣，有機(jī)薄膜器件的生成、制備和測試可分別在有機(jī)薄膜器件制備裝置200和探針臺100中一體地連續(xù)完成，樣品不會暴露于外界環(huán)境下，制備和測試效果更佳。
[0025]當(dāng)上述制備與測試集成系統(tǒng)上需要設(shè)置閘板閥4，以便在必要時(shí)侯使得有機(jī)薄膜器件制備裝置200與探針臺100相隔離或連通時(shí)，如圖3所示，其中的中空連接件3可設(shè)計(jì)成包括與探針臺100密封連接的第一中空連接件31和與有機(jī)薄膜器件制備裝置200密封連接的第二中空連接件32，第一中空連接件31和第二中空連接件32之間通過閘板閥4相連。閘板閥4外殼可設(shè)計(jì)成長方體形狀并開有貫通孔(樣品通道)，第一中空連接件31和第二中空連接件32上的連接法蘭33可相應(yīng)安裝到貫通孔兩端并形成密封。此外，還可集成安裝顯微系統(tǒng)和相應(yīng)的照明系統(tǒng)，使顯微鏡的工作距離足夠大，能滿足樣品臺I的高度設(shè)計(jì)，同時(shí)具有足夠的分辨率和視野，滿足器件結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)觀察和下針測量。在此結(jié)構(gòu)中，第二中空連接件32優(yōu)選為一體地形成在有機(jī)薄膜器件制備裝置200上，即第二中空連接件32與有機(jī)薄膜器件制備裝置200的過渡室外殼一體成型。通過拆裝第一中空連接件31、閘板閥4和第二中空連接件32，來實(shí)現(xiàn)有機(jī)薄膜器件制備裝置200與探針臺100之間的連接或分離。
[0026]在上述的有機(jī)薄膜器件的制備與測試集成系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還相應(yīng)提供了一種有機(jī)薄膜器件的制備和測試方法，該方法包括:通過設(shè)置中空連接件3將有機(jī)薄膜器件制備裝置200與探針臺100進(jìn)行密封連接且形成樣品傳遞通道，并且通過設(shè)置樣品傳遞裝置2將樣品通過樣品傳遞通道在有機(jī)薄膜器件制備裝置200與探針臺100之間進(jìn)行傳送，使得有機(jī)薄膜器件的生成和測試均隔離外界氣體。操作方便，可靈活應(yīng)用，制備和測試效果更好。更優(yōu)選地，該方法可在有機(jī)薄膜器件制備裝置200與探針臺100之間的樣品傳遞通道上設(shè)置閘板閥4，從而利用該方法進(jìn)行操作的步驟可包括:1)在有機(jī)薄膜器件制備裝置200中生成有機(jī)薄膜器件樣品；2)打開閘板閥4，使得有機(jī)薄膜器件制備裝置200和探針臺100的樣品臺I的氣氛保持一致；3)操縱樣品傳遞機(jī)構(gòu)2將樣品從有機(jī)薄膜器件制備裝置200傳送至樣品臺I ;4)閉合閘板閥4并調(diào)節(jié)探針臺100的樣品臺I內(nèi)的氣氛、溫度和真空度；5)在探針臺100內(nèi)進(jìn)行樣品測試。根據(jù)樣品測試結(jié)果，可對制備的有機(jī)薄膜器件進(jìn)行評估，必要時(shí)可返回到有機(jī)薄膜器件制備裝置200進(jìn)行進(jìn)一步處理或?qū)τ袡C(jī)薄膜器件制備裝置200的結(jié)構(gòu)和制備調(diào)節(jié)進(jìn)行相應(yīng)地針對性改進(jìn)。
[0027]以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0028]另外需要說明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0029]此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.有機(jī)薄膜器件的制備和測試方法，其特征在于，該方法使有機(jī)薄膜器件制備裝置(200)與探針臺(100)密封連接并在二者之間形成對外密封的樣品傳遞通道，通過設(shè)置樣品傳遞裝置(2)以將樣品經(jīng)由所述樣品傳遞通道在所述有機(jī)薄膜器件制備裝置(200)與所述探針臺(100)之間進(jìn)行傳送，使得有機(jī)薄膜器件的生成和測試均隔離外界氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)薄膜器件的制備和測試方法，其特征在于，該方法還包括在所述有機(jī)薄膜器件制備裝置(200)與探針臺(100)之間的所述樣品傳遞通道上設(shè)置閘板閥(4)，其中，所述方法的操作步驟包括: 1)閉合所述閘板閥(4)以隔開所述有機(jī)薄膜器件制備裝置(200)與探針臺(100)，在所述有機(jī)薄膜器件制備裝置(200)中生成有機(jī)薄膜器件樣品； 2)打開所述閘板閥(4)，使所述有機(jī)薄膜器件制備裝置(200)和所述樣品臺(I)的氣氛保持一致，而后操縱所述樣品傳遞機(jī)構(gòu)(2)以將所述樣品傳送至所述樣品臺(I)； 3)閉合所述閘板閥(4)并調(diào)節(jié)所述樣品臺(I)內(nèi)的氣氛、溫度和真空度，在所述樣品臺Cl)內(nèi)進(jìn)行樣品測試。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)薄膜器件的制備和測試方法，其特征在于，所述有機(jī)薄膜器件制備裝置(200)與所述探針臺(100)之間通過圓筒狀的中空連接件(3)連接，該中空連接件(3)具有中空腔室以用作樣品傳遞通道。
4.探針臺，該探針臺(100)包括內(nèi)置的樣品臺(1)，其特征在于，該探針臺(100)還包括樣品傳遞機(jī)構(gòu)(2 )和中空連接件(3 )，該中空連接件(3 )密封連接到所述探針臺(100 )的外周部上并徑向向外延伸，所述中空連接件(3)具有與所述樣品臺(I)連通且用作樣品傳遞通道的中空腔室，所述樣品傳遞機(jī)構(gòu)(2)用于將樣品經(jīng)由所述樣品傳遞通道向內(nèi)傳遞至所述樣品臺(I)或者將樣品從該樣品臺(I)經(jīng)由所述樣品傳遞通道向外傳送。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的探針臺，其特征在于，所述樣品傳遞機(jī)構(gòu)(2)包括磁力傳輸桿和安裝在該磁力傳輸桿一端的撥叉`，所述磁力傳輸桿和所述中空連接件(3)分別位于所述探針臺(100)的徑向的兩側(cè)，所述磁力傳輸桿設(shè)置成使得所述撥叉能夠隨該磁力傳輸桿的移動而穿過所述樣品室(I)和所述中空連接件(3 )的中空腔室。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的探針臺，其特征在于,該探針臺(100)還包括連接到所述樣品臺(I)的真空泵抽系統(tǒng)、液體制冷劑加注裝置和/或惰性氣體加注裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求4-6中任意一項(xiàng)所述的探針臺，其特征在于，所述探針臺還包括閘板閥(4)，該閘板閥(4)連接到所述中空連接件(3)上以用于開啟或封閉所述中空連接件(3)的中空腔室。
8.有機(jī)薄膜器件的制備與測試集成系統(tǒng)，其特征在于，該集成系統(tǒng)包括有機(jī)薄膜器件制備裝置(200)和根據(jù)上述權(quán)利要求4-7中任意一項(xiàng)所述的探針臺(100)，所述探針臺(100)與所述有機(jī)薄膜器件制備裝置(200)之間通過所述中空連接件(3)與外界隔離地密封連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的有機(jī)薄膜器件的制備與測試集成系統(tǒng)，其特征在于，所述探針臺(100 )還包括連接到所述中空連接件(3 )上的閘板閥(4)，所述中空連接件(3 )包括與所述探針臺(100)密封連接的第一中空連接件(31)和與所述有機(jī)薄膜器件制備裝置(200)密封連接的第二中空連接件(32)，所述第一中空連接件(31)和第二中空連接件(32)之間通過所述閘板閥(4)相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的有機(jī)薄膜器件的制備與測試集成系統(tǒng)，其特征在于，所述第二中空連接件(32 ) —體地形成在所述有機(jī)薄膜器件制備裝置(200)上。
【文檔編號】G01R31/00GK103792443SQ201210431757
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月1日
【發(fā)明者】江潮, 尹虹, 李德興, 張一偉 申請人:國家納米科學(xué)中心