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运动机构及具有其的 离子注入机

阅读：939发布：2020-05-11

专利汇可以提供运动机构及具有其的离子注入机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本公开涉及半导体储存器技术领域，提出了一种运动机构及具有其的离子注入机，运动机构包括操纵器、连杆以及防护件，连杆设置在反应腔的内部，操纵器位于反应腔的外部，操纵器与连杆驱动连接，以驱动连杆相对于反应腔活动；防护件用于设置在反应腔的内部，防护件具有防护腔，连杆穿设在防护腔内，且与防护件相连接，以带动防护件活动。本公开的运动机构通过操纵器驱动连杆在反应腔的内部活动，而防护件的设置可以避免反应腔内部的反应物附着于连杆上，其应用于真空与大气之间，可以使得反应腔更易维持高真空。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是运动机构及具有其的离子注入机专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种运动机构，其特征在于，包括：
操纵器；
连杆，所述连杆设置在反应腔的内部，所述操纵器位于所述反应腔的外部，所述操纵器与所述连杆驱动连接，以驱动所述连杆相对于所述反应腔活动；
防护件，所述防护件用于设置在所述反应腔的内部，所述防护件具有防护腔，所述连杆穿设在所述防护腔内，且与所述防护件相连接，以带动所述防护件活动。
2.根据权利要求1所述的运动机构，其特征在于，所述防护件靠近所述操纵器的一端用于与所述反应腔的腔壁相连接，所述防护件远离所述操纵器的另一端与所述连杆相连接。
3.根据权利要求2所述的运动机构，其特征在于，所述防护件与所述连杆焊接或通过第一紧固件相连接；
和/或，所述防护件与所述反应腔的腔壁焊接或通过第二紧固件相连接。
4.根据权利要求2所述的运动机构，其特征在于，所述防护件与所述连杆之间具有第一间隙，所述运动机构还包括：第一密封件，所述第一密封件套设在所述连杆上，用于密封所述第一间隙；
和/或，所述防护件与所述反应腔的腔壁之间具有第二间隙，所述运动机构还包括：第二密封件，所述第二密封件设置在所述反应腔的腔壁上，用于密封所述第二间隙。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的运动机构，其特征在于，所述防护件的两端分别包括套筒段和基底段，所述套筒段套设在所述连杆上，且与所述连杆的周向外边缘固定连接，所述基底段与所述反应腔的腔壁相对且固定连接。
6.根据权利要求5所述的运动机构，其特征在于，所述防护件还包括：
主体段，所述主体段的两端分别连接所述套筒段和所述基底段，所述套筒段、所述主体段以及所述基底段的内腔形成了所述防护腔，所述主体段为波纹管段；
其中，所述主体段与所述套筒段相连接的一端所围成的面积小于所述主体段与所述基底段相连接的另一端所围成的面积。
7.根据权利要求6所述的运动机构，其特征在于，所述防护腔的横截面的面积由所述主体段与所述套筒段相连接的一端向所述主体段与所述基底段相连接的另一端逐渐变化。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的运动机构，其特征在于，所述防护件的外表面设置有高温防腐涂层。
9.一种离子注入机，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的运动机构、反应腔以及电极，所述电极设置在所述反应腔内，所述连杆穿过所述防护腔后与所述电极相连接。
10.根据权利要求9所述的离子注入机，其特征在于，所述离子注入机还包括：
本体部，所述本体部包括所述反应腔，所述连杆穿过所述本体部后位于所述反应腔内；
密封圈，所述密封圈设置在所述连杆与所述本体部之间。

说明书全文

运动机构及具有其的离子注入机

技术领域

[0001] 本公开涉及半导体储存器技术领域，尤其涉及一种运动机构及具有其的离子注入机。

背景技术

[0002] 高电流离子注入机设备包括电极(Electrode)、电极操纵器(Manipulator)以及连杆(shaft)，电极安装于离子注入机的源室(source chamber)内，通过施加高电压将离子束流从离子源吸出；Manipulator安装于source chamber下方，可在前后、上下方向上调整electrode位置，使electrode最大限度将离子束流从离子源吸出；Manipulator通过一根shaft连接electrode，shaft上半部分位于真空环境，下半部分位于大气环境。shaft在上下方向运动时，由两个位置固定的密封圈(lip seal)来阻隔真空与大气，且两个lip seal之间会有一根气管连到真空泵。这种构造可以保证shaft运动时source chamber仍能保持高真空。

[0003] 离子源内气体电离后，除被吸走的离子束流外，剩余离子及残余气体会与source chamber内金属、石墨件反应生成反应物附着在chamber内以及shaft表面，chamber内金属及石墨在高温下也会产生大小不一的污染物落在chamber内。而shaft带着附着物还要上下运动与lip seal摩擦，长此以往shaft与lip seal之间空隙会不断变大，source chamber难以维持高真空，设备稳定性降低，产品良率也会因此受到影响。实用新型内容

[0004] 本公开的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种运动机构及具有其的离子注入机。

[0005] 根据本实用新型的第一个方面，提供了一种运动机构，包括：

[0006] 操纵器；

[0007] 连杆，连杆设置在反应腔的内部，操纵器位于反应腔的外部，操纵器与连杆驱动连接，以驱动连杆相对于反应腔活动；

[0008] 防护件，防护件用于设置在反应腔的内部，防护件具有防护腔，连杆穿设在防护腔内，且与防护件相连接，以带动防护件活动。

[0009] 在本实用新型的一个实施例中，防护件靠近操纵器的一端用于与反应腔的腔壁相连接，防护件远离操纵器的另一端与连杆相连接。

[0010] 在本实用新型的一个实施例中，防护件与连杆焊接或通过第一紧固件相连接；

[0011] 和/或，防护件与反应腔的腔壁焊接或通过第二紧固件相连接。

[0012] 在本实用新型的一个实施例中，防护件与连杆之间具有第一间隙，运动机构还包括：第一密封件，第一密封件套设在连杆上，用于密封第一间隙；

[0013] 和/或，防护件与反应腔的腔壁之间具有第二间隙，运动机构还包括：第二密封件，第二密封件设置在反应腔的腔壁上，用于密封第二间隙。

[0014] 在本实用新型的一个实施例中，防护件的两端分别包括套筒段和基底段，套筒段套设在连杆上，且与连杆的周向外边缘固定连接，基底段与反应腔的腔壁相对且固定连接。

[0015] 在本实用新型的一个实施例中，防护件还包括：

[0016] 主体段，主体段的两端分别连接套筒段和基底段，套筒段、主体段以及基底段的内腔形成了防护腔，主体段为波纹管段；

[0017] 其中，主体段与套筒段相连接的一端所围成的面积小于主体段与基底段相连接的另一端所围成的面积。

[0018] 在本实用新型的一个实施例中，防护腔的横截面的面积由主体段与套筒段相连接的一端向主体段与基底段相连接的另一端逐渐变化。

[0019] 在本实用新型的一个实施例中，防护件的外表面设置有高温防腐涂层。

[0020] 根据本实用新型的第二个方面，提供了一种离子注入机，包括上述的运动机构、反应腔以及电极，电极设置在反应腔内，连杆穿过防护腔后与电极相连接。

[0021] 在本实用新型的一个实施例中，离子注入机还包括：

[0022] 本体部，本体部包括反应腔，连杆穿过本体部后位于反应腔内；

[0023] 密封圈，密封圈设置在连杆与本体部之间。

[0024] 本实用新型的运动机构通过操纵器驱动连杆在反应腔的内部活动，而防护件的设置可以避免反应腔内部的反应物附着于连杆上。本实用新型的运动机构应用于真空与大气之间，可以使得反应腔更易维持高真空。附图说明

[0025] 通过结合附图考虑以下对本公开的优选实施方式的详细说明，本公开的各种目标.特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本公开的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

[0026] 图1是根据一示例性实施方式示出的一种运动机构的应用结构示意图；

[0027] 图2是根据一示例性实施方式示出的一种离子注入机的局部结构示意图；

[0028] 图3是根据一示例性实施方式示出的一种离子注入机的防护件的结构示意图。

[0029] 附图标记说明如下：

[0030] 10、操纵器；20、连杆；30、反应腔；31、本体部；32、避让槽；40、防护件；41、套筒段；42、基底段；43、主体段；44、防护腔；50、第一紧固件；60、第二紧固件；70、电极；80、密封圈。

具体实施方式

[0031] 体现本公开特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及附图在本质上是作说明之用，而非用以限制本公开。

[0032] 在对本公开的不同示例性实施方式的下面描述中，参照附图进行，附图形成本公开的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本公开的多个方面的不同示例性结构.系统和步骤。应理解的是，可以使用部件.结构.示例性装置.系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本公开范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“之上”“.之间”“. 之内”等来描述本公开的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本公开的范围内。

[0033] 本实用新型的一个实施例提供了一种运动机构，请参考图1，运动机构包括：操纵器10；连杆20，连杆20设置在反应腔30的内部，操纵器10位于反应腔30的外部，操纵器10与连杆20驱动连接，以驱动连杆20相对于反应腔30活动；防护件40，防护件40用于设置在反应腔30的内部，防护件40具有防护腔44，连杆20穿设在防护腔44内，且与防护件40相连接，以带动防护件40活动。

[0034] 本实用新型一个实施例的运动机构通过操纵器10驱动连杆20在反应腔30的内部活动，而防护件40的设置可以避免反应腔30内部的反应物附着于连杆20上。

[0035] 在一个实施例中，连杆20的部分杆段在反应腔30内部活动，操纵器10位于反应腔30的外部，即连杆20的部分杆段也位于反应腔30的外部以与操纵器10相连接。

[0036] 在一个实施例中，反应腔30的内部与外部为真空环境和大气环境，即防护件40用于防护位于真空环境内的连杆20，防止反应腔30内的反应物对连杆20造成影响，从而在操纵器10驱动连杆20活动的过程中，连杆20不会对真空环境和大气环境之间的密封件造成影响，因此保证良好的密封效果。

[0037] 针对防护件40的具体连接方式，防护件40靠近操纵器10的一端用于与反应腔30的腔壁相连接，防护件40远离操纵器10的另一端与连杆20相连接。在连杆20从反应腔30的外部穿设到内部时，连杆20会穿设在防护件40的防护腔44内，即其与反应腔30的壁面之间的结合部不会暴露到防护腔44的外侧，故反应腔30内的反应物不会影响到其与反应腔30的壁面之间的结合部位。

[0038] 在一个实施例中，即使连杆20的部分可以穿出防护腔44外侧与反应腔30内的运动部件相连接，但由于防护件40的防护作用，反应腔30内的反应物也基本不会对其位于防护腔44内的杆段造成影响。

[0039] 如图1所示，防护件40与连杆20焊接或通过第一紧固件50相连接；和/或，防护件40与反应腔30的腔壁焊接或通过第二紧固件60相连接。

[0040] 针对防护件40的保护功能，防护件40与连杆20之间具有第一间隙，运动机构还包括：第一密封件，第一密封件套设在连杆20上，用于密封第一间隙；和/或，防护件40与反应腔30的腔壁之间具有第二间隙，运动机构还包括：第二密封件，第二密封件设置在反应腔30的腔壁上，用于密封第二间隙。

[0041] 在一个实施例中，防护件40的两端分别与连杆20和反应腔30的腔壁固定连接，在使用时，反应腔30内部会与防护件40的防护腔44相连通，故在防护件40与连杆20之间的第一间隙内设置有第一密封件，而防护件40与反应腔30的腔壁之间的第二间隙内设置有第二密封件。

[0042] 在一个实施例中，第一密封件和第二密封件可以均为密封圈，也可以是密封垫等密封部件，只需保证对第一间隙与第二间隙进行密封即可。此外对于其连接方式以及安装位置都可以进行适应性的调整。

[0043] 在一个实施例中，防护件40与连杆20通过第一紧固件50相连接，此时，也可以通过第一紧固件50将第一密封件固定在防护件40与连杆20之间。其中，通过多个第一紧固件50连接防护件40与连杆20。

[0044] 在一个实施例中，防护件40与反应腔30的腔壁通过第二紧固件60相连接，此时，也可以通过第二紧固件60将第二密封件固定在防护件40与反应腔30的腔壁之间。其中，通过多个第二紧固件60连接防护件40与反应腔30的腔壁。

[0045] 在一个实施例中，防护件40为金属波纹管。金属波纹管属于可伸缩波纹管，其可以在连杆20的带动下实现上下伸缩运动以及摆动。

[0046] 在一个实施例中，防护件40与连杆20相连接的一端相当于自由端，而与反应腔30的腔壁相连接的另一端相当于固定端。

[0047] 针对防护件40的具体结构，如图3所示，防护件40的两端分别包括套筒段41和基底段42，套筒段41套设在连杆20上，且与连杆20的周向外边缘固定连接，基底段42与反应腔30的腔壁相对且固定连接。

[0048] 在一个实施例中，防护件40通过套筒段41与连杆20相连接，即套筒段41套设在连杆20上，然后通过多个第一紧固件50将其与连杆20的一端固定连接。而基底段42属于直接放置在反应腔30的腔壁上，然后通过多个第二紧固件60将其固定在反应腔30的腔壁上。其中，套筒段41和基底段42均具有两个开口。

[0049] 如图3所示，防护件40还包括：主体段43，主体段43的两端分别连接套筒段41和基底段42，套筒段41、主体段43以及基底段42的内腔形成了防护腔44，主体段43为波纹管段；其中，主体段43与套筒段41相连接的一端所围成的面积小于主体段43与基底段42相连接的另一端所围成的面积。

[0050] 在一个实施例中，防护件40由主体段43以及连接在主体段43两端的套筒段41和基底段42组成，其中，主体段43整体为波纹管，且其两端的大小不同，与套筒段41相连接的一端较小，与基底段42相连接的另一端相对较大，即用于固定在反应腔30的腔壁上的基底段42属于大端，而与连杆20相连接的套筒段41为小端，此设计不仅有利于防护件40的稳定连接，而且在防护件40随连杆20活动时也更加稳定，即基底较为稳固。

[0051] 在一个实施例中，防护腔44的横截面的面积由主体段43与套筒段41相连接的一端向主体段43与基底段42相连接的另一端逐渐变化。防护腔44至少部分是一个不规则的腔体，即其由上到下的横截面的面积处于一个变化的过程，而整体上呈现由主体段43与套筒段41相连接的一端向主体段43与基底段42相连接的另一端逐渐扩张，此扩张不考虑各个波纹管内部的空间，即排除各个管道内的空间，为各个管拐点之间的连接面形成的空间。如果以其纵向截面表示则其整体呈有波纹的锥形。

[0052] 在一个实施例中，防护件40的外表面设置有高温防腐涂层。高温防腐涂层为ZS-811高温防腐涂层。其中，防护件40为金属波纹管，即金属波纹管上涂覆有ZS-811高温防腐涂层。

[0053] 在一个实施例中，根据反应腔30内环境需要，防护件40材料需满足：耐高温(300℃)，耐腐蚀，韧性好。在一个实施例中，防护件40可以以不锈钢材料为基底，表面涂ZS-811高温防腐涂层，来作为制作材料。

[0054] 其中，ZS-811高温防腐涂料具有以下特点：

[0055] 1、水性无机，不含有机物：对环境无污染，对人体无危害，无毒无挥发、常温、高温下无异味，常温、高温下无任何挥发物质产生。无闪电、燃点，无燃烧爆炸危险。

[0056] 2、溶液高温下合成、无机再改性：涂料溶液高摩尔系数高，耐热耐高温性能好，耐温2300℃。

[0057] 3、涂层致密性高：高温下溶液和材料交联，玻璃相界好，屏蔽性能高，防止氧化介质的扩散，避免氧化介质侵扰氧化基材，延长基体使用寿命长。

[0058] 4、涂料施工方便：ZS-811耐高温防腐涂料，耐温2300℃实现常温下自固化，涂层硬度高，耐氧化气氛腐蚀好。

[0059] 5、防腐能力强：涂料溶液和颜料都是纯无机材料合成，耐老化，抗辐射，耐核辐射和强紫外线老化性能好。

[0060] 6、应用纳米聚合技术应用：涂层与基体结合力强，延长性能好，涂层硬度高，抗摩擦，抗冲击。

[0061] 其中，防护件40具体参数如下表：

[0062] 涂料耐温：耐温2300℃ 最佳使用温度： 800℃以上湿态比重： 2200Kg/m3 涂料性质：无机水性
组分：双组分涂膜厚度： 0.3-mm 0.5mm
干膜涂层硬度： 7H 氧、硫高温下：涂层稳定
粘接强度： 8Mpa 柔韧性： ≤1mm
耐压强度： ≤80Mpa 抗折强度： ≤4Mpa
耐酸碱性：好防水防潮：一般
涂膜加工：可以线膨胀数： 6*10-6/℃
VOC含量： 0 闪点：无

[0063] 防护件40的测试结果如下表：

[0064]项目温度时间指标结论
 煤火腐蚀测试： 1200℃ 6个月不起泡、不脱落、无明显变化通过
中频感应高温测试： 1500℃ 6个月不起泡、不脱落、无裂纹通过
真空高温测试： 1000℃ 6个月无气体产生、无明显变化通过

[0065] 本实用新型的运动机构是一种保护装置，能有效保护运动部件(连杆20)，尤其是在真空与大气之间的运动部件，使部件所在腔体更易维持高真空。

[0066] 防护件40一端较小一端较大，较小的一端与运动部件紧密接合，较大的一端与腔体一面接合，可随运动部件运动，且不影响运动部件原有的运动轨迹。本实用新型的运动机构除了离子注入机外，同样适用于其它处于恶劣环境下或有相关需求的运动部件。

[0067] 本实用新型的一个实施例还提供了一种离子注入机，请参考图1至图3，离子注入机包括上述的运动机构、反应腔30以及电极70，电极70设置在反应腔30内，连杆20穿过防护腔44后与电极70相连接。

[0068] 在本实施例中，离子注入机包括运动机构、反应腔30(源室)以及电极70，其中，连杆20的一端与操纵器10相连接，连杆20的另一端与电极70连接，操纵器10通过连杆20驱动电极70运动。

[0069] 在一个实施例中，连杆20穿过防护件40的防护腔44后与电极70相连接。其中，防护件40与连杆20通过第一紧固件50相连接，且第一紧固件50将第一密封件固定在防护件40与连杆20之间，防护件40与反应腔30的腔壁通过第二紧固件60相连接，且第二紧固件60将第二密封件固定在防护件40与反应腔30的腔壁之间。其中，第一密封件和第二密封件均为O型密封圈。

[0070] 如图1和2所示，离子注入机还包括：本体部31，本体部31包括反应腔30，连杆20穿过本体部31后位于反应腔30内；密封圈80，密封圈80设置在连杆20与本体部31之间。

[0071] 在一个实施例中，本体部31和操纵器10称之为离子注入机的电极操纵器(Manipulator)。连杆20的一端穿过本体部31后位于反应腔30内，即连杆20的部分杆段位于反应腔30内。

[0072] 在一个实施例中，连杆20穿过本体部31后位于反应腔30内，即本体部31上设置有供连杆20穿过的安装孔，为了保证反应腔30的真空度，故在连杆20与本体部31之间设置有密封圈80，此密封圈80与连杆20接触，防护件40的设置用于防止离子源内气体电离后，除被吸走的离子束流外，剩余离子及残余气体会与反应腔30内金属、石墨件反应生成反应物附着在连杆20上。所以，防护件40可以保证连杆20的清洁度，避免密封圈80被腐蚀和破坏，从而可以降低反应腔30漏真空的风险，提高了设备稳定性及产品良率，并且可以大大延长manipulator使用寿命，节约manipulator检修成本。

[0073] 在一个实施例中，防护件40可基于一般金属波纹管的样式，将其改造成上端小，下端大的形状。改造后的波纹管上端固定在连杆20(shaft)上，并用O-ring密封。下端固定在manipulator上，并用O-ring密封。可随shaft一起进行上下和前后运动，并且保证内部不受污染。在不影响电极70(Electrode)正常移动的前提下，能有效保护shaft与密封圈80(lip seals)接触段，使shaft和lip seals避免被腐蚀和破坏，降低源室(source chamber)漏真空的风险。

[0074] 在一个实施例中，为了保证连杆20正常活动，故在本体部31上设置有一个避让槽32，其中，避让槽32位于反应腔30的内部，且与防护件40的防护腔44相连通，即防护件40盖设在避让槽32的开口上，其可以在连杆20摆动时起到避让作用。

[0075] 本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本实用新型旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和示例实施方式仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

[0076] 应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

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