CN111128665A - 一种离子注入载片装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种离子注入载片装置，包括：基座、旋转云台、载片基盘、滑动夹具等，所述基座能够为旋转云台和载片基盘提供支撑，能够提供载片基盘与注入轴线的角度变化，满足注入工艺对角度的要求；所述旋转云台能够提供绕载片基盘中心的角度变化及旋转运动；所述载片基盘能够装载硅片，并且载片基盘上设计有水冷，能够满足离子注入时冷却要求；所述滑动夹具能够实现指定规格的硅片夹持，能够实现载片装置运动过程中硅片夹持牢固且不损坏硅片。本发明涉及离子注入装置，隶属于半导体制造领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体器件制造设备，即离子注入机，特别是一种离子注入载片装置，属半导体设备领域。
背景技术
随着集成电路工艺技术的提高，对离子注入设备提出了更高的要求，离子注入元素的种类更多，离子注入设备的应用范围更广，其可应用于各种材料改性、半导体器件制造以及大功率器件如SiC电子器件制造等领域，并要求离子注入设备自动化程度较高，操作简单方便，工作稳定。
现有的离子注入载片系统大多采用静电吸盘，存在设备成本高、注入工艺局限、载片不稳定等缺点，需要一种离子注入载片装置既能满足成本低，又能保证多自由度运动平稳的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有离子注入机载片系统成本高，运动控制不稳定，注入工艺菜单少等问题，提供了一种离子注入载片装置，该离子注入载片装置设计能够实现0°至90°之间的任意角度注入，其基座主轴与水平成45°角，具有低成本、空间紧凑、多角度注入、硅片可旋持续转运动、载片稳定可靠等特点。
为解决多角度注入及载片可靠稳定，一种离子注入载片装置，包括基座(1)、旋转云台(2)、载片基盘(3)、滑动夹具(4)，其特征在于：该离子注入载片装置能够实现单片稳定机械夹持，并且其载片基盘可绕中心轴持续旋转，载片基盘上设计有水冷结构，能够满足实验冷却要求；该离子注入载片装置能够实现多角度离子注入，能够实现全自动装卸硅片，并且采用机械夹持，载片稳定牢靠，相比较静电吸盘，具有成本低、载片可靠等特点。
所述基座(1)能够为旋转云台提供支撑，能够提供载片基台与注入轴线的角度变化，能够满足注入工艺对角度的要求。
所述旋转云台(2)通过基座主轴安装在基座(1)上，并且基座主轴与该离子注入载片装置垂直安装方向成15°，这杆既能满足离子注入不同角度注入要求，又节约整体载片装置所占空间，具有运动平稳，可控精度高，结构经凑等特点。
所述载片基盘(3)固定在旋转云台(2)的运动主轴上，通过电机驱动及光电编码器反馈控制，实现载片基盘绕中心轴旋转运动。
所述滑动夹具(4)通过顶杆安装在旋转云台(2)的顶轴上，滑动夹具(4)的三个夹持爪通过滑杆嵌在载片基盘(3)上，顶杆安装在顶轴上，顶轴做直线运动，通过顶杆将直线运动转化成垂直于顶轴的直线运动，进而实现夹持爪的夹持运动，并且滑动夹具的夹持爪具有一定的柔性设计，能够避免硅片因夹持而造成的破坏。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明具有结构紧凑，成本低廉；单片机械夹持、多角度注入、单向运动控制两项动作等特点，能够满足多种注入工艺要求。
附图说明
图1为本发明一实施例离子注入载片装置结构示意图；
图2为本发明一实施例离子注入载片装置剖视图；
图3为本发明一实施例基座结构示意图；
图4为本发明一实施例旋转云台结构示意图；
图5为本发明一实施例载片基盘及滑动夹具结构示意图；
具体实施方式
如图1所示离子注入载片结构示意图，本发明一实施例一种离子注入载片装置，包括基座(1)、旋转云台(2)、载片基盘(3)、滑动夹具(4)。如图2所示离子注入载片装置剖视图，旋转云台(2)通过螺钉安装在基座(1)上，基座主轴受到电机驱动，带动旋转云台运动，实现注入工位与硅片装卸工位之间的切换，并且能够实现0°到90°之间的任意角度注入。载片基盘(3)固定在旋转云台(2)安装法兰上，驱动电机带动驱动齿轮旋转，从动齿轮与驱动齿轮啮合，实现从动齿轮旋转，进而带动安装法兰旋转，从而实现整个载片基盘做旋转运动。滑动夹具(1)通过滑杆嵌在载片基盘(3)上，滑杆通过连接杆连接顶杆，顶杆安装在旋转云台(2)的顶轴上，通过顶轴的直线运动，带动顶杆的运动，从而实现硅片的顶起与落下，滑杆和连接杆与顶杆组成了连杆滑块机构，进而实现了硅片夹持与装卸功能。
如图3所示基座结构示意图，本发明基座(2)，其主要包括安装座、基座腔体、基座主轴、轴端盖、驱动电机等，其中基座主轴的轴线与安装座的水平安装面成15°，该设计能够实现0°至90°之间的任意角度注入，其主要通过电机驱动基座主轴旋转带动旋转云台，最终实现注入角度的变化，具有控制精度高，结构紧凑等特点。
如图1所示旋转云台结构示意图，本发明旋转云台(3)，其主要包括安装法兰、顶轴、从动齿轮、驱动齿轮、叩盖、驱动电机等，驱动电机旋转带动驱动齿轮运动，从动齿轮与驱动齿轮啮合，从动齿轮旋转带动安装法兰旋转，这样就实现整个载片基盘做旋转，载片基盘通过滑动夹具夹持硅片，最终实现硅片旋转运动。
如图5所示载片基盘及滑动夹具结构示意图，本滑动夹具(4)主要包括夹持爪、滑杆、连杆、顶杆等，夹持爪通过滑杆嵌在载片基盘上，滑杆通过连接杆连接顶杆，通过顶轴的直线运动，带动顶杆的运动，从而实现硅片的顶起与落下，顶杆的升降其主要通过电机带动主动小齿轮，通过主动小齿轮与从动大齿轮啮合，带动从动大齿轮转动，大齿轮上设计有凸轮机构，通过凸轮运动驱使顶轴做直线运动，滑杆和连接杆与顶杆组成了连杆滑块机构，进而能够完成顶杆上升和下落过程中，夹持爪对硅片的释放和夹持动作，这样就通过顶杆的一个动作的实现了硅片的上升、下降、释放、夹持等动作，最终实现了硅片的自动装夹和拆卸功能。
Claims (5)
1.一种离子注入载片装置，包括基座(1)、旋转云台(2)、载片基盘(3)、滑动夹具(4)，其特征在于：该离子注入载片装置实现硅片的单片稳定机械夹持，并且其载片基盘可绕中心轴旋转，基台上设计有水冷结构，能够满足试验冷却要求；该离子注入载片装置能够实现大角度角度离子注入，能够实现全自动装载。
2.根据权利要求1所述的一种离子注入载片装置，基座(1)能够为旋转云台提供支撑，能够提供载片基台与注入轴线的角度变化，满足注入工艺对角度的要求。
3.根据权利要求1所述的一种离子注入载片装置，旋转云台(2)通过基座主轴安装在基座(1)上，并且基座主轴与该离子注入载片装置垂直安装方向成45°，这样既能满足离子注入不同角度注入要求，又节约整体载片装置所占空间，具有运动平稳，可控精度高，结构经凑等特点。
4.根据权利要求1所述的一种离子注入载片装置，载片基盘(3)通过螺钉固定在旋转云台(2)的运动主轴上，通过电机驱动及光电编码器反馈控制，实现载片基台绕中心轴精确运动。
5.根据权利要求1所述的一种离子注入载片装置，滑动夹具(4)通过顶杆安装在旋转云台(2)的顶轴上，滑动夹具(4)的三个夹持爪通过滑杆嵌在载片基盘(3)上，其能够将顶轴的直线运动转化成垂直于顶轴的夹持运动，并且滑动夹具的夹持爪具有一定的柔性，能够避免硅片因夹持而造成破坏。
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