CN1832100A - 离子注入机的一维机械扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离子注入机的一维机械扫描装置，包括靶台、伺服电机和线性运动推动机构，线性运动推动机构的连杆和摆动扫描从动臂的两端分别与靶台和固定座活动连接，构成平行四边形，摆动扫描从动臂的固定座一端与摆动扫描驱动臂的一端固定连接，摆动扫描驱动臂的另一端与线性驱动机构活动连接，线性驱动机构通过丝杆副与伺服电机连接。本发明消除了机械扫描对系统真空的影响，具有结构简单，成本低，扫描精准度高的特点。

Description

离子注入机的一维机械扫描装置

技术领域

本发明涉及一种离子注入机，尤其是离子注入机的机械扫描装置。

背景技术

现代离子注入工艺对离子注入工艺的性能要求越来越高，随着晶片尺寸的增大，特征线宽的缩小，单圆片注入系统的优点越来越突出，逐渐成为新型高性能离子注入机的主流。一维机械扫描系统通过控制晶片一个方向作慢速机械扫描，另一个方向通过控制离子束作快速电扫描或对离子束进行扁宽束成形覆盖晶片范围，实现晶片全范围的注入。现有的直接线性驱动扫描为线性运动真空密封，结构复杂，成本高。

发明内容

本发明的发明目的为提供一种结构简单、精准度高的离子注入机的一维机械扫描装置。

实现上述发明目的的技术方案如下：

一种离子注入机的一维机械扫描装置，包括靶台、伺服电机和线性运动推动机构，线性运动推动机构包括连杆、摆动扫描从动臂、固定座、摆动扫描驱动臂、滑块、线性驱动机构和丝杠副，连杆的两端通过转动副分别与靶台和固定座连接，摆动扫描从动臂位于连杆下方，摆动扫描从动臂的两端也通过转动副分别与靶台和固定座连接，摆动扫描驱动臂一端连接到固定座，通过转动副和摆动扫描从动臂连为一体，另一端通过转动副与滑块连接，滑块通过滑动副与线性驱动机构连接，线性驱动机构通过丝杆副与伺服电机连接，靶台、连杆、摆动扫描从动臂、固定座构成一平行四边形。

所述丝杆副包括丝杆螺母和驱动丝杆，丝杆螺母与线性驱动机构连为一体，驱动丝杆与伺服电机的转动轴连为一体。

当伺服电机转动时，带动丝杆副的驱动丝杆转动，推动丝杆副的丝杆螺母在水平方向平移运动，从而带动线性驱动机构做相同的水平平移运动，此时滑块也跟随线性驱动机构以相同的水平速度运动的同时，又由于受到摆动扫描驱动臂的约束，必须绕摆动扫描驱动臂与固定座之间的转动副中心转动，因此滑块也同时在与线性驱动机构的滑动副内上下平移运动。两个方向的运动速度遵循平行四边形法则，合成为绕摆动扫描驱动臂转动时，滑块的转动副中心点具有的线速度。由于摆动扫描驱动臂和摆动扫描从动臂在与固定座的转动副处连为一体，因此摆动扫描驱动臂转动就带动摆动扫描从动臂也绕与固定座的转动副中心转动，转动速度与摆动扫描驱动臂相等。此时靶台1就以和摆动扫描从动臂之间的转动副中心的线速度上下扫描，并在连杆的作用下作无自转的平移运动。

摆动扫描驱动臂的长度为R1，摆动扫描从动臂的长度为R2，靶台的运动速度V2在垂直方向的分量与线性驱动机构7的运动速度V1符合下面的公式：

$V2=\frac{R2}{R1}\·V1$

通过伺服电机控制线性驱动机构的运动速度V1，可以精确计算出靶台的运动速度V2，从而在离子注入时精准度更高。

本发明具有如下特点：

1.采用转动机构完成线性驱动到实际扫描之间的转化，代替现有的直接线性运驱动扫描的方式，线性运动真空密封变为转动真空密封，结构简化，成本降低。

2.线性驱动通过滑块带动转动，再转为机械扫描，实现线性驱动速度到机械扫描速度有效分量——垂直方向扫描速度的线性比例传递，精准度更高。

附图说明

图1为本发明局部剖图

图2为本发明结构示意图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明包括靶台1，连杆2，摆动扫描从动臂3，固定座4，摆动扫描驱动臂5，滑块6，线性驱动机构7，丝杠副8，伺服电机9。固定座4也就是扫描机构的外围腔体。

靶台1是离子注入中承载晶片的部分，夹持晶片完成扫描，靶台1通过转动副分别和连杆2、摆动扫描从动臂3连接，连杆2、摆动扫描从动臂3的另一端分别连接到固定座4的转动副。固定座4两转动副中心的距离等于靶台1上两转动副中心的距离，连杆2和摆动扫描从动臂3的长度相等，组成一个一条边固定的平行四边形四连杆机构，使靶台1的扫描运动为无自转的平动。摆动扫描驱动臂5一端在与固定座4的转动副处和摆动扫描从动臂3相连，另一端通过转动副和滑块6连接，滑块6镶嵌在线性驱动机构7的滑动槽内，可上下滑动，同时跟随线性驱动机构7水平移动，线性驱动机构7和丝杆副8的丝杆螺母连为一体，伺服电机9转动则通过丝杆副8将转动转为线性驱动机构7的线性运动，带动扫描机构进行扫描。

Claims (2)

1.离子注入机的一维机械扫描装置，包括靶台、伺服电机和线性运动推动机构，其特征为线性运动推动机构包括连杆、摆动扫描从动臂、固定座、摆动扫描驱动臂、滑块、线性驱动机构和丝杠副，连杆(2)的两端通过转动副分别与靶台(1)和固定座(4)连接，摆动扫描从动臂(3)位于连杆下方，摆动扫描从动臂(3)的两端也通过转动副分别与靶台(1)和固定座(4)连接，摆动扫描驱动臂(5)一端连接到固定座(4)，通过转动副和摆动扫描从动臂(3)连为一体，另一端通过转动副与滑块(6)连接，滑块(6)通过滑动副与线性驱动机构(7)连接，线性驱动机构(7)通过丝杆副(8)与伺服电机(9)连接，靶台(1)、连杆(2)、摆动扫描从动臂(3)、固定座(4)构成一平行四边形。

2.根据权利要求1所述的离子注入机的一维机械扫描装置，其特征为所述丝杆副(8)包括丝杆螺母和驱动丝杆，丝杆螺母与线性驱动机构(7)连为一体，驱动丝杆与伺服电机(9)的转动轴连为一体。

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