利用弹簧和平衡重的具有往复旋转运动的晶片扫描系统技术方案

本发明专利技术的目的在于加工工件的扫描设备和方法，其中扫描设备包含彼此固定耦合的晶片臂和移动臂，其中晶片臂和移动臂可以操作用来绕着第一轴旋转。末端执行器耦合至晶片臂，工件位于该末端执行器上。旋转传动轴使晶片臂和移动臂耦合至第一致动器，其中第一致动器向传动轴提供旋转力。动量平衡机构耦合至传动轴并且可以操作用来通常使传动轴的旋转方向反转。动量平衡机构包括一个或多个固定弹簧元件，所述的固定弹簧元件可以操作用来向耦合至移动臂的移动弹簧元件提供力。控制器还可以操作用来在预定的扫描范围内保持末端执行器的通常恒定的平移速度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及半导体加工系统，具体涉及半导体加工过程中用于控制工件运动的质量和精度的设备和方法。
技术介绍
在半导体行业中，不同的制造过程通常在工件(如半导体晶片)上进行以便于在其上取得不同的结果。可实施比如离子注入这样的过程以便于在工件上或其内部获得特殊特征，如通过注入特定类型的离子来限制工件上电介质层的扩散系数。按照惯例，离子注入过程既可在批量处理中进行，也可在串行处理中进行，在批量处理中对多个工件同时进行加工，在串行处理中对单个工件进行单独加工。传统的高能或高电流批量离子注入机比如可以操作用来实现离子束线，其中可将大量的晶片置于轮或盘上，且使轮旋转并径向移动穿过离子束，从而在整个加工过程中的不同时刻将所有工件的表面面积暴露于离子束中。然而，以这种方式进行的工件的加工批量通常使得离子注入机的尺寸基本上较大。另一方面，在典型的串行处理中，要么在穿过静止晶片的单轴上对离子束进行扫描，要么在经过扇形或被扫描的离子束的一个方向上平移晶片。然而，扫描或成形均匀的离子束的过程通常要求复杂的束线，这在低能量下通常是不合要求的。此外，通常要求离子束或晶片的均匀平移和/或旋转以便于提供穿过晶片的均匀的离子注入。然而，至少部分由于与加工过程中移动常规的装置和扫描机构相关联的较大惯性力的原因，这种均匀平移和/或旋转可能会难以实现。因此，需要一种穿过工件扫描离子束的装置，其中工件相对于离子束均匀地平移和/或旋转。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术中的局限性。因此，下面的内容介绍了对本专利技术的简明概述以便于提供对本专利技术某些方面的基本了解。本概述不是对本专利技术的全面概括。本概述既不打算辨别本专利技术的主要或关键元件也不打算勾画本专利技术的范围。其目的在于以简化的形式介绍本专利技术的某些概念，以作为后面所介绍的详细说明的序言。本专利技术的目的通常在于用于加工工件的扫描设备。按照本专利技术的一个示范方面，设置了基座部分，其中第一致动器耦合到其上。传动轴耦合至第一致动器，其中可对第一致动器进行操作用来向传动轴提供绕着第一轴的旋转力。与工件相关联的晶片臂或摆通常固定地耦合至传动轴，其中传动轴的旋转与以摆类型或其他类型运动的晶片臂的旋转或摆动相对应。工件比如通常位于末端执行器上，该末端执行器可操作耦合至晶片臂，其中末端执行器通常偏离第一轴。例如，将末端执行器以距第一轴的预定第一距离耦合至晶片臂。因此，传动轴的旋转可操作用来通常沿着第一扫描路径平移(并摆动)位于末端执行器上的工件。依照本专利技术的另一个示范方面，可沿着第一扫描路径在预定的范围内保持末端执行器的通常恒定的速度，其中末端执行器相对于基座部分的平移速度被控制，其中末端执行器的加速和减速发生在末端执行器的预定运动范围之外。按照本专利技术的又一个示范方面，设置了动量平衡机构，其中动量平衡机构通常提供晶片臂旋转方向的反转，并进而提供沿着第一扫描路径的工件方向的反转。该动量平衡机构通常绕着该第一轴被平衡，其中与第一轴有关的转矩通常被减至最小。按照另一个示例，动量平衡机构包含一个或多个通常固定的弹簧元件，这些弹簧元件相对于动量平衡机构通常是固定的但是相对于基座部分是可移动的。例如，一个或多个固定的弹簧元件通常耦合至一对动量平衡臂的远端，其中与单独的动量平衡臂相关联的一个或多个固定的弹簧元件保持彼此之间的通常固定的距离，而一个或多个固定的弹簧元件可操作用来绕着单独的动量平衡臂的各自对应的远端旋转。此外，该对动量平衡臂可绕着第一轴旋转，其中每个动量平衡臂还可相对于另外的动量平衡臂旋转。因此，将和一对动量平衡臂中的一个相关联的固定弹簧元件与和另外的动量平衡臂相关联的固定弹簧元件分开的距离也是可变的。例如，通过控制器，固定弹簧元件之间这个可变的距离还是可控的。按照另一个方面，移动臂还固定耦合至传动轴，其中移动臂可操作用来随着晶片臂的旋转而绕着第一轴旋转。例如，移动臂包含一个或多个移动弹簧元件，其中一个以上的移动弹簧元件和与动量平衡机构相关联的一个或多个固定弹簧元件之间的力可操作用来通常使传动轴的旋转方向反转，并因此通常提供沿着第一扫描路径的工件平移方向的反转。一个或多个固定弹簧元件和一个或多个移动弹簧元件可包含磁体、电磁体、机械弹簧、气压弹簧或其它弹簧或致动机构中的一种或多种。按照另一个示例，动量平衡机构、晶片臂和移动臂通常绕着第一轴被平衡，其中与第一轴相关联的转矩通常被减至最小。一个或多个平衡重可与各自对应的动量平衡机构、晶片臂和移动臂相关联，其中一个或多个平衡重通常使各自对应的部件绕着第一轴平衡。此外，按照本专利技术的另一个示范方面，动量平衡机构具有惯性质量，该惯性质量远远大于移动臂和晶片臂的惯性质量，其中由晶片臂的摆动所导致的动量平衡机构上的力通常被动量平衡机构所吸收。再者，通过控制由第一致动器所提供的旋转力而对晶片臂绕着第一轴的旋转的控制可以操作用来通常稳定一对动量平衡臂绕着第一轴的旋转。例如，由第一致动器在第一旋转方向上施加于传动轴的稍大的旋转力和在第二旋转方向上施加于传动轴的稍小的旋转力可以操作用来在第一方向上使动量平衡机构绕着第一轴旋转，反之亦然。按照又一个示范方面，还设置了二次平移机构，其中基座部分和相关联的晶片臂也可操作用来沿着通常被称为慢扫描轴的第二扫描路径平移，其中第二扫描轴比如通常垂直于第一扫描路径的至少一部分。按照本专利技术的另一个示范方面，提供了一种扫描系统，其中控制器可操作用来控制末端执行器的旋转速度以使工件在预定范围内的运动保持基本恒定的值。本专利技术还提供了扫描工件的方法，其中该方法包含通过在一对动量平衡臂之间摆动移动臂来以预定的方式旋转晶片臂，其中使工件以通常恒定的速度沿着第一扫描路径在预定的范围内相对于基座部分平移。为了实现前面所述的以及有关的目标，本专利技术包含下文充分描述的以及在权利要求书中特别指出的特征。下面的描述和附图详细列出了本专利技术的某些说明性实施例。然而，这些实施例表现了其中可使用本专利技术原理的若干不同方式。根据下面对本专利技术的详细描述并参考附图，本专利技术的其它目的、优点和新颖性特征将变得显而易见。附图说明图1是按照本专利技术的一个方面的示范扫描设备的平面图。图2是按照本专利技术的另一个方面的图1的示范扫描设备的侧视图。图3是按照本专利技术的另一个示范方面的另一个扫描设备的平面图。。图4是按照本专利技术的另一个示范方面的示范的固定弹簧元件和移动弹簧元件的透视图。图5是按照本专利技术的又一个示范方面的另一个示范的固定弹簧元件和移动弹簧元件的透视图。图6是按照本专利技术的又一个示范方面的示范扫描系统的系统级框图。图7是按照本专利技术的另一个示范方面的用于加工工件的方法的框图。具体实施例方式本专利技术的目的通常在于相对于射束移动工件的扫描设备。具体说来，该扫描设备可以操作用来以通常恒定的速度相对于点波束在预定的扫描范围内平移工件，其中扫描设备的运动通借助于动量平衡机构来摆动。因此，现在将参考附图对本专利技术进行描述，其中在整个附图中相同的附图标记指相同的元件。应当理解对这些方面的描述仅仅是说明性的，不应当理解为有限定的意思。在下面的描述中，为了说明起见，列出了很多具体的细节以便于对本专利技术有彻底的理解。然而，没有这些具体的细节本专利技术也可以实施，这对于本领域的技术人员来讲是显而易见的。本专利技术的目的在于二维扫描设备，其中工件以摆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相对于离子束扫描工件的扫描设备，所述扫描设备包含：基座部分；传动轴，所述传动轴旋转耦合至所述基座部分；动量平衡机构，所述动量平衡机构包含一个或多个固定弹簧元件；晶片臂，所述晶片臂耦合至所述传动轴，其中所述 晶片臂还包含操作耦合到其上的末端执行器，所述工件通常位于所述末端执行器上；移动臂，所述移动臂耦合至所述传动轴，其中所述移动臂相对于所述晶片臂通常是固定的，并且其中所述移动臂还包含操作耦合到其上的移动弹簧元件，其中所述移动弹簧元件与所 述一个或多个固定弹簧元件之间的力可以操作用来通常排斥所述移动弹簧元件使之远离所述一个或多个固定弹簧元件，其中所述末端执行器可以操作用来沿着第一扫描路径平移。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-4-9 60/560,8711.一种相对于离子束扫描工件的扫描设备，所述扫描设备包含基座部分；传动轴，所述传动轴旋转耦合至所述基座部分；动量平衡机构，所述动量平衡机构包含一个或多个固定弹簧元件；晶片臂，所述晶片臂耦合至所述传动轴，其中所述晶片臂还包含操作耦合到其上的末端执行器，所述工件通常位于所述末端执行器上；移动臂，所述移动臂耦合至所述传动轴，其中所述移动臂相对于所述晶片臂通常是固定的，并且其中所述移动臂还包含操作耦合到其上的移动弹簧元件，其中所述移动弹簧元件与所述一个或多个固定弹簧元件之间的力可以操作用来通常排斥所述移动弹簧元件使之远离所述一个或多个固定弹簧元件，其中所述末端执行器可以操作用来沿着第一扫描路径平移。2.如权利要求1所述的扫描设备，其中所述动量平衡机构旋转耦合至所述传动轴，并且其中所述移动臂和所述晶片臂中的一个或多个固定耦合至所述传动轴。3.如权利要求1所述的扫描设备，其中所述动量平衡机构包含旋转耦合至所述传动轴的一对伸长动量平衡臂，并且其中所述一个或多个固定弹簧元件耦合至所述一对动量平衡臂。4.如权利要求3所述的扫描设备，其中所述一对动量平衡臂单独旋转耦合至所述传动轴，并且其中所述一对动量平衡臂之间的角取向是可变的。5.如权利要求3所述的扫描设备，还包含操作耦合至所述一对动量平衡臂的幅度控制机构，其中所述幅度控制机构通常确定所述一对动量平衡臂之间的角取向，其中限定了与各自对应的动量平衡臂相关联的所述一个或多个固定弹簧元件之间的可变距离，并因此限定了所述移动弹簧元件摆动的可变幅度。6.如权利要求1所述的扫描设备，其中所述移动弹簧元件和所述固定弹簧元件中的一个或多个包含一个或多个永久磁体或电磁体。7.如权利要求1所述的扫描设备，还包含与所述传动轴相关联的旋转密封，其中所述晶片臂通常位于加工室内并且所述移动臂和动量平衡机构通常位于所述加工室外，并且其中所述旋转密封通常将加工室外的环境与加工室内的环境隔离。8.如权利要求1所述的扫描设备，还包含操作耦合至所述传动轴的第一致动器，其中所述第一致动器可以操作用来向所述传动轴提供绕着第一轴的旋转力。9.如权利要求8所述的扫描设备，其中所述第一致动器包含固定耦合至所述基座部分的伺服电动机。10.如权利要求8所述的扫描设备，还包含一个或多个传感元件，其中所述一个或多个传感元件可以操作用来感测所述末端执行器、传动轴、动量平衡机构、移动弹簧元件和固定弹簧元件中的一个或多个的位置；以及控制器，所述控制器可以操作用来通过控制提供给所述第一致动器的动力的量来控制所述传动轴的旋转速度，其中所述控制至少部分基于由所述一个或多个传感元件所感测的位置，并且其中所述末端执行器的速度沿着所述第一扫描路径在预定的扫描范围内通常是恒定的。11.如权利要求10所述的扫描设备，其中所述动量平衡机构可自由地绕着所述传动轴旋转，并且其中所述控制器可以操作用来借助于所述传动轴的旋转速度的控制通过控制排斥力来控制所述动量平衡机构的旋转。12.如权利要求1所述的扫描设备，其中所述末端执行器可通过第一接头操作耦合至所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：P克勒曼，V贝内维尼斯特，K萨达特曼德，M阿斯迪哈，D布朗，
申请(专利权)人：艾克塞利斯技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]