本发明专利技术公开了一种机械扫描工件的装置，其包括：一真空腔，该真空腔一侧的侧壁上设有一长条形开口；一密封板，该密封板通过一滑动密封机构与该真空腔的设有该开口的侧壁外表面可相对滑动地密封连接，并且该密封板在相对于该真空腔侧壁滑动的过程中保持该开口与大气环境的真空隔离；一滑动杆，该滑动杆横向轴设于该密封板上并穿过该开口、且一端位于该真空腔中而另一端位于大气环境中，该滑动杆通过一空气轴承与该密封板密封连接；一马达单元，用于驱动该滑动杆的运动；一工件支架，固设于该滑动杆的位于该真空腔中的一端，用于支撑工件。本发明专利技术能够执行各种工件扫描动作以及对工件位置和角度的控制，且结构简单、运行可靠、制作成本低、便于维护。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种机械扫描工件的装置，特别是涉及一种真空作业环境下的机械扫 描工件的装置。
技术介绍
在对工件进行加工处理时，往往需要使工件做往复扫描运动，当制程对外界环境 的影响较为敏感时，便需要在真空环境下进行作业。例如，在半导体制造领域中广泛采用的 离子注入技术，便是把某种元素的原子电离成离子，并使其在几十至几百千伏的电压下进 行加速，在获得较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、化学 及机械性能发生显著变化。由于半导体产品的生产已经逐渐趋向较大的半导体晶圆(从8 英寸到12英寸，而现在已向18英寸发展)，单晶圆工艺(一次处理一片晶圆)最近已被广 泛地采用。当晶圆尺寸较大，超出了离子束的束流分布范围时，便需要使晶圆工件进行扫描 运动，并以预设的角度往复地穿过离子束，从而确保离子束能够以理想的注入角度对工件 均勻注入。而晶圆工件越大，所需要的注入时间就越长，于是要想达到一定的注入剂量均 勻性和注入角度均勻性也就变得越来越困难。尤其在单晶圆工艺中，对注入到晶圆的束流 角度分布和均勻性的要求更是十分严格，因此也就对机械扫描工件的装置提出了更高的要 求。工件的扫描运动一般为一维或二维的运动模式。如图1所示，美国专利6，956，223 中便对一种用于离子注入机的典型的二维机械扫描装置做了详细的描述。该装置虽然有其 优点，但也存在着以下不足其采用平面空气轴承来支撑扫描机构的器件、同时保持真空腔 内的高真空，所以在机械设计方面比较复杂，并且由此也带来了零件数目多、故障率高、维 修困难、制造成本偏高等缺陷。而在美国专利4234797中曾经介绍了一种滑动密封(sliding Seal)机构，其能够 实现一个隔离真空的部件在另一个隔离真空的部件上的滑动，并同时保持真空不被破坏。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中的机械扫描工件的装置结构过 于复杂的缺陷，提供一种机械设计较为简洁的机械扫描工件的装置。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的一种机械扫描工件的装置， 其特点在于，其包括一真空腔，该真空腔一侧的侧壁上设有一长条形开口 ；一密封板，该 密封板通过一滑动密封机构与该真空腔的设有该开口的侧壁外表面可相对滑动地密封连 接，并且该密封板在相对于该真空腔侧壁滑动的过程中保持该开口与大气环境的真空隔 离；一滑动杆，该滑动杆横向轴设于该密封板上并穿过该开口、且一端位于该真空腔中而另 一端位于大气环境中，该滑动杆通过一空气轴承与该密封板密封连接；一马达单元，用于 驱动该滑动杆的运动；一工件支架，固设于该滑动杆的位于该真空腔中的一端，用于支撑工 件。较佳地，该马达单元包括一第一马达，用于驱动该滑动杆沿其中轴线平移；一第 二马达，用于驱动该滑动杆绕其中轴线旋转；一第三马达，用于驱动该滑动杆沿该开口的长 度方向平移，并连动该密封板相对于该真空腔侧壁滑动。较佳地，该开口的长度方向沿纵向，该第三马达驱动该滑动杆在该开口中纵向平 移，并连动该密封板相对于该真空腔侧壁纵向滑动。较佳地，该机械扫描工件的装置还包括一第四马达，该工件支架在该第四马达的 驱动下使工件绕一垂直于该滑动杆中轴线的旋转轴旋转。其中，该滑动密封机构采用多级真空密封。其中，该工件支架采用静电方式或机械方式支撑工件。本专利技术的积极进步效果在于本专利技术采用成熟的滑动真空密封技术来替代平面空 气轴承的结构，并把该技术与横向滑动杆的设计加以结合，从而不但能够执行离子注入机 所需要的各种工件扫描动作，还能够便捷地对工件的位置和角度进行控制，更加有利于优 化束流对工件的注入剂量和角度的均勻性，另外，本专利技术的该装置还具有结构简单、运行可 靠、制作成本低、方便安装维护等优点。附图说明图1为现有的机械扫描工件的装置的结构示意图。图2为本专利技术的机械扫描工件的装置的结构正视图。图3为本专利技术的机械扫描工件的装置的结构侧视图。具体实施例方式下面结合附图给出本专利技术较佳实施例，以详细说明本专利技术的技术方案。如图2、3所示，本专利技术的该机械扫描工件的装置包括一真空腔1，对工件2的加 工处理作业便在该真空腔1中进行，该真空腔1 一侧的侧壁11上设有一长条形开口 12，图 2、3中所示的为该开口 12的长度方向沿纵向设置的情况；一密封板3，其通过一滑动密封机 构与该真空腔1的设有该开口 12的侧壁11的外表面可相对滑动地密封连接，其中该滑动 密封机构用于确保当该密封板3被驱动相对于该侧壁11滑动时，该密封板3真空一侧(图 3中该密封板的左侧)的真空度不会被破坏，而该密封板3的位置则被设置为，无论该密封 板3相对于该侧壁11进行了设计范围内的何种程度的滑动，该密封板3的有效密封区域 (图3中位置Pl与位置P2之间的区域)能够始终覆盖该开口 12，从而确保该开口 12与大 气环境的真空隔离，也即确保了该真空腔1中的真空度不会被破坏；一滑动杆4，其横向轴 设于该密封板3上并穿过该开口 12，并且其一端位于该真空腔1中而另一端则位于大气环 境中，该滑动杆4通过一空气轴承41与该密封板3密封连接；一马达单元，用于驱动该滑动 杆4在各个维度上的运动；一工件支架，固设于该滑动杆4的位于该真空腔1中的一端，用 于通过机械方式或者静电方式支撑工件2。其中，由于滑动密封技术已经是一种被广泛采用的公知技术，其可以通过多级 (一般为两级或三级)抽真空结构5实现，因此，此处对上述的滑动密封机构不做赘述。该马达单元的具体设计可以根据制程所需的工件运动方式来确定，例如在一离子 注入制程中采用的该马达单元可以包括一第一马达，用于驱动该滑动杆4沿其中轴线平移(沿图3中箭头A的方向)，由于该工件支架是与该滑动杆4固接的，所以工件2也将被 带动沿着该滑动杆4的中轴线平移，由此便实现了工件2相对于离子束束流的水平扫描；一 第二马达，用于驱动该滑动杆4绕其中轴线旋转(沿图3中箭头B的方向)，同样地，工件2 也会随之绕该滑动杆4的中轴线旋转，由此便实现了工件2相对于束流的倾斜角度调整，从 而确保束流能够以某一特定的角度注入工件2 ；—第三马达，用于驱动该滑动杆4沿该开口 12的长度方向平移，在本实施例中即沿纵向平移(沿图2和图3中箭头C的方向)，从而带 动工件2相对于束流进行垂直扫描。其中，得益于空气轴承41的设计，当该滑动杆4沿图3 中箭头A或B所示的方向运动时，其与该密封板3在连接处的真空隔离不会被破坏；而当该 滑动杆4沿图2和图3中箭头C所示的方向运动时，其不会与该密封板3发生相对移动，但 是会连动该密封板3相对于该真空腔侧壁11发生滑动，得益于上述滑动密封机构的设计， 在此过程中，整个真空腔1中的真空度都不会被破坏。在本实施例中仅以该开口 12的长度 方向沿纵向设置的情况做了说明，但在进行其它领域的工件加工处理时，该开口 12的长度 方向显然可以根据作业需要加以改换设计。仍以离子注入为例，当倾斜工件2以实现一定的注入角度时，势必会造成工件2表 面上的注入角度不均，因此，本专利技术的该机械扫描工件的装置还可以包括一第四马达，该工 件支架会在该第四马达的驱动下使工件2绕一垂直于该滑动杆4中轴线的旋转轴旋转，由 此在工件2的整个表面上实现角度均勻的注入。例如，当工件2的表面处于图3的纸面平 面内时，该第本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种机械扫描工件的装置，其特征在于，其包括：一真空腔，该真空腔一侧的侧壁上设有一长条形开口；一密封板，该密封板通过一滑动密封机构与该真空腔的设有该开口的侧壁外表面可相对滑动地密封连接，并且该密封板在相对于该真空腔侧壁滑动的过程中保持该开口与大气环境的真空隔离；一滑动杆，该滑动杆横向轴设于该密封板上并穿过该开口、且一端位于该真空腔中而另一端位于大气环境中，该滑动杆通过一空气轴承与该密封板密封连接；一马达单元，用于驱动该滑动杆的运动；一工件支架，固设于该滑动杆的位于该真空腔中的一端，用于支撑工件。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈炯，
申请(专利权)人：上海凯世通半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：31
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