CN208796953U - 一种离子注入机的硅片放置驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种离子注入机的硅片放置驱动装置，包括机架，机架上竖直滑动安装有升降台，升降台上固定有固定端盖，该固定端盖上设置有离子注入窗口和真空连接头，升降台上偏摆安装有活动盘体，升降台上安装有偏摆动力装置，活动盘体内转动安装有公转盘，该公转盘由固定于活动盘体上的公转动力装置驱动，公转盘上圆周均布有若干个自转盘架，每个自转盘架均转动安装于公转盘上且由自转动力装置驱动，自转盘架上设置有放置区域，该自转盘架上设置有用于卡紧硅片边缘的卡紧装置。该硅片放置驱动装置可以使离子束不移动而硅片旋转并移动，这样结构更加简单，并且每次离子注入的硅片量更大，效率更高。

Description

一种离子注入机的硅片放置驱动装置

技术领域

本实用新型涉及一种硅片放置驱动装置，用于离子注入机中使用。

背景技术

离子注入机是半导体生产过程中所使用的一种设备，其原理是通过离子源产生多种离子，然后通过磁铁分析仪对多种离子进行筛选，最终有用的目标离子形成离子束，离子束经过加速磁场的加速作用后可以直接注入到硅片内，而目前一般的离子注入机在硅片注入时是通过离子束的移动来改变离子注入的位置，并且离子注入是分阶段的注入，受离子束的移动距离的影响，每次注入的硅片量都比较少，因而整体的效率比较低。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种离子注入机的硅片放置驱动装置，该硅片放置驱动装置可以使离子束不移动而硅片旋转并移动，这样结构更加简单，并且每次离子注入的硅片量更大，效率更高。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种离子注入机的硅片放置驱动装置，包括机架，所述机架上竖直滑动安装有升降台，该升降台由竖直伺服电机驱动竖直升降，所述升降台上固定有竖直设置的固定端盖，该固定端盖上设置有竖直延伸的离子注入窗口和用于抽真空系统连通的真空连接头，所述升降台上偏摆安装有活动盘体，所述升降台上安装有驱动活动盘体摆动的偏摆动力装置，所述偏摆动力装置驱动活动盘体在水平位置和竖直位置之间偏摆，活动盘体在竖直位置时与固定端盖之间密封配合，所述活动盘体内转动安装有公转盘，该公转盘由固定于活动盘体上的公转动力装置驱动，所述公转盘上圆周均布有若干个自转盘架，每个自转盘架均转动安装于公转盘上且由自转动力装置驱动，所述自转盘架上设置有用于放置硅片的放置区域，该自转盘架上设置有用于卡紧硅片边缘的卡紧装置，所述离子注入窗口的长度和位置均与硅片的直径适配。

作为一种优选的方案，所述升降台上设置有竖直的导杆，所述升降台通过导杆竖直滑动安装于机架上，所述竖直伺服电机通过丝杠螺母机构驱动升降台升降。

作为一种优选的方案，所述活动盘体的中心处转动安装有中心轴，该中心轴由公转动力装置驱动，所述公转盘可拆卸固定于中心轴上，所述升降台上设置有方便公转动力装置通过的通过孔。

作为一种优选的方案，所述中心轴的上端由上而下设置有螺纹轴段和多边形轴段，所述公转盘的中心设置有与多边形轴段适配的多边形孔，所述多边形孔套装于多边形轴段，中心轴上的螺纹轴段上螺纹安装有用于卡紧公转盘的压帽。

作为一种优选的方案，所述偏摆动力装置为偏摆气缸，所述偏摆气缸的缸体铰接在活动盘体的背部，所述升降台上水平滑动安装有滑块，所述偏摆气缸的活塞杆的端部铰接于滑块上，所述升降台上设置有在活动盘体水平放倒时容纳偏摆气缸的容纳凹槽。

作为一种优选的方案，所述卡紧装置包括圆周均布于放置区域外周的至少三个卡紧块，该卡紧块水平弹性滑动安装于自转盘架上，所述卡紧块上设置有向放置区域中心径向延伸的倾斜端部，所述倾斜端部的底部与放置区域的底部之间具有与硅片厚度适配的间隙，所述倾斜端部的内边缘靠近硅片的注入区域。

作为一种优选的方案，所述卡紧块包括卡紧块本体和设置于卡紧块本体上的导向杆，所述导向杆的自由端水平贯穿自转盘架且露出，所述导向杆的自由端上设置有螺纹段且安装有限位螺母，所述卡紧块本体与自转盘架之间设置有压缩弹簧。

作为一种优选的方案，所述卡紧块本体的倾斜端部的边角均为圆弧倒角，且倾斜端部的外部边缘均设置有耐磨塑料层。

作为一种优选的方案，所述活动盘体上位自转盘架之间的区域设置有径向延伸的强度检测条孔，该强度检测条孔与注入窗口的长度适配，所述活动盘体的背面在强度检测条孔处设置有用于检测离子束入射强度的法拉第杯。

采用了上述技术方案后，本实用新型的效果是：该硅片放置驱动装置可以带动对硅片的上下移动的同时还能通过公转盘公转，公转盘公转就带动自转盘架上的每个硅片均移动到注入窗口接收离子注入，而同时每个自转盘架又可以自转，这样又可以确保每个硅片上的各部位在注入过程中均能移动到注入窗口，该硅片放置驱动装置一次性注入多片硅片，同时，离子束并不需要移动，因此，离子束的发射管结构更加简单，并且不受设备内部空间的影响，而硅片全部被硅片放置驱动装置驱动移动，因此空间上并不受限制，动作更加可靠，注入的效率更高。

又由于所述活动盘体的中心处转动安装有中心轴，该中心轴由公转动力装置驱动，所述公转盘可拆卸固定于中心轴上，所述升降台上设置有方便公转动力装置通过的通过孔，该公转盘可以从中心轴上拆卸，那么当活动盘体内的硅片全部注入完成后，可以直接将公转盘取下，而同时可以增加一个备用公转盘，在离子注入时预先将硅片先放置在公转盘上，然后在离子注入完成后统一更换，这样进一步缩短了离子注入的间隔时间，提高了效率。

又由于所述中心轴的上端由上而下设置有螺纹轴段和多边形轴段，所述公转盘的中心设置有与多边形轴段适配的多边形孔，所述多边形孔套装于多边形轴段，中心轴上的螺纹轴段上螺纹安装有用于卡紧公转盘的压帽，这种公转盘的安装时非常便捷，只需要将压帽拧下，然后直接将公转盘的多边形孔套装在多边形轴段上即可，因此节省了更换公转盘的时间，提高了效率。

又由于所述偏摆动力装置为偏摆气缸，所述偏摆气缸的缸体铰接在活动盘体的背部，所述升降台上水平滑动安装有滑块，所述偏摆气缸的活塞杆的端部铰接于滑块上，所述升降台上设置有在活动盘体水平放倒时容纳偏摆气缸的容纳凹槽，该偏摆气缸铰接在活动盘体上，而滑块滑动安装在升降台上，这样避免活动盘体的背部安装过多部件，整体更加简洁。

又由于所述卡紧装置包括圆周均布于放置区域外周的至少三个卡紧块，该卡紧块水平弹性滑动安装于自转盘架上，所述卡紧块上设置有向放置区域中心径向延伸的倾斜端部，所述倾斜端部的底部与放置区域的底部之间具有与硅片厚度适配的间隙，所述倾斜端部的内边缘靠近硅片的注入区域，该卡紧装置结构合理，可以快速而有效的卡紧硅片。

又由于所述卡紧块包括卡紧块本体和设置于卡紧块本体上的导向杆，所述导向杆的自由端水平贯穿自转盘架且露出，所述导向杆的自由端上设置有螺纹段且安装有限位螺母，所述卡紧块本体与自转盘架之间设置有压缩弹簧，利用限位螺母可以有效的调节倾斜端部的伸出距离，适应性更好。

又由于所述卡紧块本体的倾斜端部的边角均为圆弧倒角，且倾斜端部的外部边缘均设置有耐磨塑料层，这样避免硅片在卡装时造成硅片破损。

又由于所述活动盘体上位自转盘架之间的区域设置有径向延伸的强度检测条孔，该强度检测条孔与注入窗口的长度适配，所述活动盘体的背面在强度检测条孔处设置有用于检测离子束入射强度的法拉第杯，利用该法拉第杯可以实时检测离子束的入射强度，这样一旦上游的设备出现波动时，例如加速磁场发生波动或者离子源产生量发生波动，法拉第杯可以第一时间检测到，并反馈给离子注入机中，进而方便离子注入机调整。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型实施例固定端盖和活动盘体合并后的结构示意图；

图2是活动盘体水平放倒时的结构示意图；

图3是公转盘和自转盘架的结构示意图；

图4是图3是的俯视图；

图5是自转盘架的结构示意图；

图6是卡紧装置的结构示意图；

附图中：1.机架；2.升降台；3.导杆；4.丝杠螺母机构；5.竖直伺服电机；6.通过孔；7.直线导轨；8.滑块；9.偏摆气缸；10.固定端盖；11.活动盘体；12.公转动力装置；13.公转盘；14.中心轴；15.压帽；16.离子束；17.真空连接头；18.自转盘架；19.自转动力装置；20.卡紧装置；201.卡紧块本体；202.导向杆；203.限位螺母；204.弹簧安装导杆；205.压缩弹簧2；206.弹簧安装孔；207.耐磨塑料层；21.强度检测条孔；22.法拉第杯；23.注入窗口；24.硅片。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

如图1至图6所示，一种离子注入机的硅片24放置驱动装置，包括机架1，所述机架1上竖直滑动安装有升降台2，该升降台2由竖直伺服电机5驱动竖直升降，本实施例中，所述升降台2上设置有竖直的导杆3，导杆3的数量为四根，所述升降台2通过导杆3竖直滑动安装于机架1上，所述竖直伺服电机5通过丝杠螺母机构4驱动升降台2升降。伺服电机和丝杠螺母机构4为目前的常规结构，在机械设计手册中有详细的描述，因此，其结构和原理是清楚的。

所述升降台2上固定有竖直设置的固定端盖10，该固定端盖10上设置有竖直延伸的离子注入窗口23和用于抽真空系统连通的真空连接头17，离子注入管的位置固定并与离子注入窗口23位置适配，升降台2的升降行程为硅片24注入区域的直径。

所述升降台2上偏摆安装有活动盘体11，所述升降台2上安装有驱动活动盘体11摆动的偏摆动力装置，所述偏摆动力装置驱动活动盘体11在水平位置和竖直位置之间偏摆。

如图1和图2所示，所述偏摆动力装置为偏摆气缸9，所述偏摆气缸9的缸体铰接在活动盘体11的背部，所述升降台2上水平滑动安装有滑块8，升降台2上设置了直线导轨7，滑块8滑动安装于直线导轨7上，所述偏摆气缸9的活塞杆的端部铰接于滑块8上，所述升降台2上设置有在活动盘体11水平放倒时容纳偏摆气缸9的容纳凹槽。偏摆气缸9在容纳凹槽时依旧是倾斜状态，这样当偏摆气缸9的活塞杆收缩时，滑块8会滑动，这样就使活动盘体11偏摆与固定端盖10配合。活动盘体11在竖直位置时与固定端盖10之间密封配合后，可以利用抽真空装置进行抽真空使活动盘体11内的硅片24在一个真空环境下注入离子，满足离子注入的要求。

如图2至图6所示，所述活动盘体11内转动安装有公转盘13，该公转盘13由固定于活动盘体11上的公转动力装置12驱动，所述公转盘13上圆周均布有若干个自转盘架18，每个自转盘架18均转动安装于公转盘13上且由自转动力装置19驱动，所述自转盘架18上设置有用于硅片24的放置区域，该自转盘架18上设置有用于卡紧硅片24边缘的卡紧装置20，所述离子注入窗口23的长度和位置均与硅片24的直径适配。

所述活动盘体11的中心处转动安装有中心轴14，该中心轴14由公转动力装置12驱动，公转动力装置12也采用伺服电机驱动，可以更好的控制和调节速度，所述公转盘13可拆卸固定于中心轴14上，所述升降台2上设置有方便公转动力装置12通过的通过孔6。

所述中心轴14的上端由上而下设置有螺纹轴段和多边形轴段，所述公转盘13的中心设置有与多边形轴段适配的多边形孔，所述多边形孔套装于多边形轴段，该多边形轴段可以为四边形或者五边形或者六边形轴段，中心轴14上的螺纹轴段上螺纹安装有用于卡紧公转盘13的压帽15。

所述卡紧装置20包括圆周均布于放置区域外周的至少三个卡紧块，该卡紧块水平弹性滑动安装于自转盘架18上，所述卡紧块上设置有向放置区域中心径向延伸的倾斜端部，所述倾斜端部的底部与放置区域的底部之间具有与硅片24厚度适配的间隙，所述倾斜端部的内边缘靠近硅片24的注入区域。

所述卡紧块包括卡紧块本体201和设置于卡紧块本体201上的导向杆202，所述导向杆202的自由端水平贯穿自转盘架18且露出，所述导向杆202的自由端上设置有螺纹段且安装有限位螺母203，所述卡紧块本体201与自转盘架18之间设置有压缩弹簧205，在自转盘架18上设置有弹簧安装孔206，卡紧块本体201上还设置了弹簧安装导杆204，该弹簧安装导杆204插入弹簧安装孔206内，压缩弹簧205一端安装于弹簧安装导杆204上，另一端压缩于弹簧安装孔206的底部。

如图6所示，所述卡紧块本体201的倾斜端部的边角均为圆弧倒角，且倾斜端部的外部边缘均设置有耐磨塑料层207，利用耐磨塑料层207可以避免与硅片24硬接触，从而有效的保护硅片24，减少硅片24破损的几率发生。

如3和图4所示，所述活动盘体11上位自转盘架18之间的区域设置有径向延伸的强度检测条孔21，该强度检测条孔21与注入窗口23的长度适配，所述活动盘体11的背面在强度检测条孔21处设置有用于检测离子束16入射强度的法拉第杯22。法拉第杯22是一种金属制设计成杯状，用来测量带电粒子入射强度的一种真空侦测器。测得的电流可以用来判定入射电子或离子的数量。法拉第杯22是用在电学有卓著贡献的麦可·法拉第的姓氏来命名。其原理是公知技术，可在市面上购得。

本实施例中提到的气路系统、伺服电机等执行装置、齿轮传动机构、丝杠螺母机构4均为目前的常规技术，在2008年4月北京第五版第二十八次印刷的《机械设计手册第五版》中详细的公开了气缸、电机以及其他传动机构的具体结构和原理和其他的设计，属于现有技术，其结构清楚明了，2008年08月01日由机械工业出版社出版的现代实用气动技术第3版SMC培训教材中就详细的公开了真空元件、气体回路和程序控制，表明了本实施例中的气路结构也是现有的技术，清楚明了，在2015年07月01日由化学工业出版社出版的《电机驱动与调速》书中也详细的介绍了电机的控制以及行程开关，因此，电路、气路连接都是清楚。

以上所述实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述，不作为对本发明范围的限定，在不脱离本发明设计精神的基础上，对本发明技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种离子注入机的硅片放置驱动装置，包括机架，其特征在于：所述机架上竖直滑动安装有升降台，该升降台由竖直伺服电机驱动竖直升降，所述升降台上固定有竖直设置的固定端盖，该固定端盖上设置有竖直延伸的离子注入窗口和用于抽真空系统连通的真空连接头，所述升降台上偏摆安装有活动盘体，所述升降台上安装有驱动活动盘体摆动的偏摆动力装置，所述偏摆动力装置驱动活动盘体在水平位置和竖直位置之间偏摆，活动盘体在竖直位置时与固定端盖之间密封配合，所述活动盘体内转动安装有公转盘，该公转盘由固定于活动盘体上的公转动力装置驱动，所述公转盘上圆周均布有若干个自转盘架，每个自转盘架均转动安装于公转盘上且由自转动力装置驱动，所述自转盘架上设置有用于放置硅片的放置区域，该自转盘架上设置有用于卡紧硅片边缘的卡紧装置，所述离子注入窗口的长度和位置均与硅片的直径适配。

2.如权利要求1所述的一种离子注入机的硅片放置驱动装置，其特征在于：所述升降台上设置有竖直的导杆，所述升降台通过导杆竖直滑动安装于机架上，所述竖直伺服电机通过丝杠螺母机构驱动升降台升降。

3.如权利要求2所述的一种离子注入机的硅片放置驱动装置，其特征在于：所述活动盘体的中心处转动安装有中心轴，该中心轴由公转动力装置驱动，所述公转盘可拆卸固定于中心轴上，所述升降台上设置有方便公转动力装置通过的通过孔。

4.如权利要求3所述的一种离子注入机的硅片放置驱动装置，其特征在于：所述中心轴的上端由上而下设置有螺纹轴段和多边形轴段，所述公转盘的中心设置有与多边形轴段适配的多边形孔，所述多边形孔套装于多边形轴段，中心轴上的螺纹轴段上螺纹安装有用于卡紧公转盘的压帽。

5.如权利要求4所述的一种离子注入机的硅片放置驱动装置，其特征在于：所述偏摆动力装置为偏摆气缸，所述偏摆气缸的缸体铰接在活动盘体的背部，所述升降台上水平滑动安装有滑块，所述偏摆气缸的活塞杆的端部铰接于滑块上，所述升降台上设置有在活动盘体水平放倒时容纳偏摆气缸的容纳凹槽。

6.如权利要求5所述的一种离子注入机的硅片放置驱动装置，其特征在于：所述卡紧装置包括圆周均布于放置区域外周的至少三个卡紧块，该卡紧块水平弹性滑动安装于自转盘架上，所述卡紧块上设置有向放置区域中心径向延伸的倾斜端部，所述倾斜端部的底部与放置区域的底部之间具有与硅片厚度适配的间隙，所述倾斜端部的内边缘靠近硅片的注入区域。

7.如权利要求6所述的一种离子注入机的硅片放置驱动装置，其特征在于：所述卡紧块包括卡紧块本体和设置于卡紧块本体上的导向杆，所述导向杆的自由端水平贯穿自转盘架且露出，所述导向杆的自由端上设置有螺纹段且安装有限位螺母，所述卡紧块本体与自转盘架之间设置有压缩弹簧。

8.如权利要求7所述的一种离子注入机的硅片放置驱动装置，其特征在于：所述卡紧块本体的倾斜端部的边角均为圆弧倒角，且倾斜端部的外部边缘均设置有耐磨塑料层。

9.如权利要求8所述的一种离子注入机的硅片放置驱动装置，其特征在于：所述活动盘体上位自转盘架之间的区域设置有径向延伸的强度检测条孔，该强度检测条孔与注入窗口的长度适配，所述活动盘体的背面在强度检测条孔处设置有用于检测离子束入射强度的法拉第杯。