專利名稱：機械掃描工件的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機械掃描工件的裝置，特別是涉及一種真空作業(yè)環(huán)境下的機械掃 描工件的裝置。
背景技術(shù)：
在對工件進行加工處理時，往往需要使工件做往復掃描運動，當制程對外界環(huán)境 的影響較為敏感時，便需要在真空環(huán)境下進行作業(yè)。例如，在半導體制造領(lǐng)域中廣泛采用的 離子注入技術(shù)，便是把某種元素的原子電離成離子，并使其在幾十至幾百千伏的電壓下進 行加速，在獲得較高速度后射入置于真空靶室中的工件材料表面，以使其表面的物理、化學 及機械性能發(fā)生顯著變化。由于半導體產(chǎn)品的生產(chǎn)已經(jīng)逐漸趨向較大的半導體晶圓(從8 英寸到12英寸，而現(xiàn)在已向18英寸發(fā)展)，單晶圓工藝(一次處理一片晶圓)最近已被廣 泛地采用。當晶圓尺寸較大，超出了離子束的束流分布范圍時，便需要使晶圓工件進行掃描 運動，并以預設(shè)的角度往復地穿過離子束，從而確保離子束能夠以理想的注入角度對工件 均勻注入。而晶圓工件越大，所需要的注入時間就越長，于是要想達到一定的注入劑量均 勻性和注入角度均勻性也就變得越來越困難。尤其在單晶圓工藝中，對注入到晶圓的束流 角度分布和均勻性的要求更是十分嚴格，因此也就對機械掃描工件的裝置提出了更高的要 求。工件的掃描運動一般為一維或二維的運動模式。如圖1所示，美國專利6，956，223 中便對一種用于離子注入機的典型的二維機械掃描裝置做了詳細的描述。該裝置雖然有其 優(yōu)點，但也存在著以下不足其采用平面空氣軸承來支撐掃描機構(gòu)的器件、同時保持真空腔 內(nèi)的高真空，所以在機械設(shè)計方面比較復雜，并且由此也帶來了零件數(shù)目多、故障率高、維 修困難、制造成本偏高等缺陷。而在美國專利4234797中曾經(jīng)介紹了一種滑動密封(sliding Seal)機構(gòu)，其能夠 實現(xiàn)一個隔離真空的部件在另一個隔離真空的部件上的滑動，并同時保持真空不被破壞。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的機械掃描工件的裝置結(jié)構(gòu)過 于復雜的缺陷，提供一種機械設(shè)計較為簡潔的機械掃描工件的裝置。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的一種機械掃描工件的裝置， 其特點在于，其包括一真空腔，該真空腔一側(cè)的側(cè)壁上設(shè)有一長條形開口 ；一密封板，該 密封板通過一滑動密封機構(gòu)與該真空腔的設(shè)有該開口的側(cè)壁外表面可相對滑動地密封連 接，并且該密封板在相對于該真空腔側(cè)壁滑動的過程中保持該開口與大氣環(huán)境的真空隔 離；一滑動桿，該滑動桿橫向軸設(shè)于該密封板上并穿過該開口、且一端位于該真空腔中而另 一端位于大氣環(huán)境中，該滑動桿通過一空氣軸承與該密封板密封連接；一馬達單元，用于 驅(qū)動該滑動桿的運動；一工件支架，固設(shè)于該滑動桿的位于該真空腔中的一端，用于支撐工 件。
較佳地，該馬達單元包括一第一馬達，用于驅(qū)動該滑動桿沿其中軸線平移；一第 二馬達，用于驅(qū)動該滑動桿繞其中軸線旋轉(zhuǎn)；一第三馬達，用于驅(qū)動該滑動桿沿該開口的長 度方向平移，并連動該密封板相對于該真空腔側(cè)壁滑動。較佳地，該開口的長度方向沿縱向，該第三馬達驅(qū)動該滑動桿在該開口中縱向平 移，并連動該密封板相對于該真空腔側(cè)壁縱向滑動。較佳地，該機械掃描工件的裝置還包括一第四馬達，該工件支架在該第四馬達的 驅(qū)動下使工件繞一垂直于該滑動桿中軸線的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。其中，該滑動密封機構(gòu)采用多級真空密封。其中，該工件支架采用靜電方式或機械方式支撐工件。本發(fā)明的積極進步效果在于本發(fā)明采用成熟的滑動真空密封技術(shù)來替代平面空 氣軸承的結(jié)構(gòu)，并把該技術(shù)與橫向滑動桿的設(shè)計加以結(jié)合，從而不但能夠執(zhí)行離子注入機 所需要的各種工件掃描動作，還能夠便捷地對工件的位置和角度進行控制，更加有利于優(yōu) 化束流對工件的注入劑量和角度的均勻性，另外，本發(fā)明的該裝置還具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可 靠、制作成本低、方便安裝維護等優(yōu)點。
圖1為現(xiàn)有的機械掃描工件的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的機械掃描工件的裝置的結(jié)構(gòu)正視圖。圖3為本發(fā)明的機械掃描工件的裝置的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案。如圖2、3所示，本發(fā)明的該機械掃描工件的裝置包括一真空腔1，對工件2的加 工處理作業(yè)便在該真空腔1中進行，該真空腔1 一側(cè)的側(cè)壁11上設(shè)有一長條形開口 12，圖 2、3中所示的為該開口 12的長度方向沿縱向設(shè)置的情況；一密封板3，其通過一滑動密封機 構(gòu)與該真空腔1的設(shè)有該開口 12的側(cè)壁11的外表面可相對滑動地密封連接，其中該滑動 密封機構(gòu)用于確保當該密封板3被驅(qū)動相對于該側(cè)壁11滑動時，該密封板3真空一側(cè)(圖 3中該密封板的左側(cè))的真空度不會被破壞，而該密封板3的位置則被設(shè)置為，無論該密封 板3相對于該側(cè)壁11進行了設(shè)計范圍內(nèi)的何種程度的滑動，該密封板3的有效密封區(qū)域 (圖3中位置Pl與位置P2之間的區(qū)域)能夠始終覆蓋該開口 12，從而確保該開口 12與大 氣環(huán)境的真空隔離，也即確保了該真空腔1中的真空度不會被破壞；一滑動桿4，其橫向軸 設(shè)于該密封板3上并穿過該開口 12，并且其一端位于該真空腔1中而另一端則位于大氣環(huán) 境中，該滑動桿4通過一空氣軸承41與該密封板3密封連接；一馬達單元，用于驅(qū)動該滑動 桿4在各個維度上的運動；一工件支架，固設(shè)于該滑動桿4的位于該真空腔1中的一端，用 于通過機械方式或者靜電方式支撐工件2。其中，由于滑動密封技術(shù)已經(jīng)是一種被廣泛采用的公知技術(shù)，其可以通過多級 (一般為兩級或三級)抽真空結(jié)構(gòu)5實現(xiàn)，因此，此處對上述的滑動密封機構(gòu)不做贅述。該馬達單元的具體設(shè)計可以根據(jù)制程所需的工件運動方式來確定，例如在一離子 注入制程中采用的該馬達單元可以包括一第一馬達，用于驅(qū)動該滑動桿4沿其中軸線平移(沿圖3中箭頭A的方向)，由于該工件支架是與該滑動桿4固接的，所以工件2也將被 帶動沿著該滑動桿4的中軸線平移，由此便實現(xiàn)了工件2相對于離子束束流的水平掃描；一 第二馬達，用于驅(qū)動該滑動桿4繞其中軸線旋轉(zhuǎn)(沿圖3中箭頭B的方向)，同樣地，工件2 也會隨之繞該滑動桿4的中軸線旋轉(zhuǎn)，由此便實現(xiàn)了工件2相對于束流的傾斜角度調(diào)整，從 而確保束流能夠以某一特定的角度注入工件2 ；—第三馬達，用于驅(qū)動該滑動桿4沿該開口 12的長度方向平移，在本實施例中即沿縱向平移(沿圖2和圖3中箭頭C的方向)，從而帶 動工件2相對于束流進行垂直掃描。其中，得益于空氣軸承41的設(shè)計，當該滑動桿4沿圖3 中箭頭A或B所示的方向運動時，其與該密封板3在連接處的真空隔離不會被破壞；而當該 滑動桿4沿圖2和圖3中箭頭C所示的方向運動時，其不會與該密封板3發(fā)生相對移動，但 是會連動該密封板3相對于該真空腔側(cè)壁11發(fā)生滑動，得益于上述滑動密封機構(gòu)的設(shè)計， 在此過程中，整個真空腔1中的真空度都不會被破壞。在本實施例中僅以該開口 12的長度 方向沿縱向設(shè)置的情況做了說明，但在進行其它領(lǐng)域的工件加工處理時，該開口 12的長度 方向顯然可以根據(jù)作業(yè)需要加以改換設(shè)計。仍以離子注入為例，當傾斜工件2以實現(xiàn)一定的注入角度時，勢必會造成工件2表 面上的注入角度不均，因此，本發(fā)明的該機械掃描工件的裝置還可以包括一第四馬達，該工 件支架會在該第四馬達的驅(qū)動下使工件2繞一垂直于該滑動桿4中軸線的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，由 此在工件2的整個表面上實現(xiàn)角度均勻的注入。例如，當工件2的表面處于圖3的紙面平 面內(nèi)時，該第四馬達驅(qū)動下的工件旋轉(zhuǎn)即沿圖3中箭頭D所示的方向。本發(fā)明能夠通過對上述各個馬達電流的控制，實現(xiàn)制程所需的各種工件掃描動 作，例如水平運動、垂直運動、傾斜運動、旋轉(zhuǎn)運動等等，此外還能夠便捷地對工件的位置和 角度進行控制，從而確保精確地滿足作業(yè)所需的各種控制要求，有利于提高對工件的處理 質(zhì)量及處理效率。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，這些 僅是舉例說明，本發(fā)明的保護范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背 離本發(fā)明的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更 和修改均落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種機械掃描工件的裝置，其特征在于，其包括 一真空腔，該真空腔一側(cè)的側(cè)壁上設(shè)有一長條形開口 ；一密封板，該密封板通過一滑動密封機構(gòu)與該真空腔的設(shè)有該開口的側(cè)壁外表面可相 對滑動地密封連接，并且該密封板在相對于該真空腔側(cè)壁滑動的過程中保持該開口與大氣 環(huán)境的真空隔離；一滑動桿，該滑動桿橫向軸設(shè)于該密封板上并穿過該開口、且一端位于該真空腔中而 另一端位于大氣環(huán)境中，該滑動桿通過一空氣軸承與該密封板密封連接； 一馬達單元，用于驅(qū)動該滑動桿的運動；一工件支架，固設(shè)于該滑動桿的位于該真空腔中的一端，用于支撐工件。
2.如權(quán)利要求1所述的機械掃描工件的裝置，其特征在于，該馬達單元包括 一第一馬達，用于驅(qū)動該滑動桿沿其中軸線平移；一第二馬達，用于驅(qū)動該滑動桿繞其中軸線旋轉(zhuǎn)；一第三馬達，用于驅(qū)動該滑動桿沿該開口的長度方向平移，并連動該密封板相對于該真空腔側(cè)壁滑動。
3.如權(quán)利要求2所述的機械掃描工件的裝置，其特征在于，該開口的長度方向沿縱向， 該第三馬達驅(qū)動該滑動桿在該開口中縱向平移，并連動該密封板相對于該真空腔側(cè)壁縱向 滑動。
4.如權(quán)利要求2或3所述的機械掃描工件的裝置，其特征在于，該機械掃描工件的裝置 還包括一第四馬達，該工件支架在該第四馬達的驅(qū)動下使工件繞一垂直于該滑動桿中軸線 的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求1所述的機械掃描工件的裝置，其特征在于，該滑動密封機構(gòu)采用多級真空密封。
6.如權(quán)利要求1所述的機械掃描工件的裝置，其特征在于，該工件支架采用靜電方式 或機械方式支撐工件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種機械掃描工件的裝置，其包括一真空腔，該真空腔一側(cè)的側(cè)壁上設(shè)有一長條形開口；一密封板，該密封板通過一滑動密封機構(gòu)與該真空腔的設(shè)有該開口的側(cè)壁外表面可相對滑動地密封連接，并且該密封板在相對于該真空腔側(cè)壁滑動的過程中保持該開口與大氣環(huán)境的真空隔離；一滑動桿，該滑動桿橫向軸設(shè)于該密封板上并穿過該開口、且一端位于該真空腔中而另一端位于大氣環(huán)境中，該滑動桿通過一空氣軸承與該密封板密封連接；一馬達單元，用于驅(qū)動該滑動桿的運動；一工件支架，固設(shè)于該滑動桿的位于該真空腔中的一端，用于支撐工件。本發(fā)明能夠執(zhí)行各種工件掃描動作以及對工件位置和角度的控制，且結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、制作成本低、便于維護。
文檔編號H01J37/317GK102110569SQ20091020078
公開日2011年6月29日 申請日期2009年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者陳炯 申請人:上海凱世通半導體有限公司