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专利摘要

带准备室直线或交叉传递工件等离子体源离子注入机，涉及等离子体源离子注入机。为了解决单真空室等离子体源离子注入机生产效率低的问题。本发明带准备室直线传递工件等离子体源离子注入机由准备室、注入室和工件转换室构成；或带准备室交叉传递工件等离子体源离子注入机由准备室、注入室和工件转换室构成；本发明设置专门的注入室始终保持高真空状态，可忽略预抽背底真空的时间，双室离子注入机能够大幅度缩短生产周期，准备室和注入室结构基本相同，在需要超长时间离子注入的场合，可单独使用。本发明适用于离子注入。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202111115246.X
申请日期:
2021-09-23
专利申请人:
哈尔滨工业大学
分类号:
C23C14/48
发明/设计人:
马欣新
权利要求: 1.一种带准备室直线传递工件等离子体源离子注入机，其特征在于：带准备室直线传递工件等离子体源离子注入机由准备室(1)、注入室(2)和工件转换室(3)构成；准备室(1)具有由双层器壁构成的器壁夹层，双层器壁上设置有进水管和出水管；准备室(1)连接有真空抽气系统；准备室(1)内设置有自转的第一工作台(10)，第一工作台(10)上环形阵列有数个第一工位(14)；第一工位(14)下方的第一工作台(10)上设置有用于第一伸缩支撑杆(18)上端部通过的通孔；第一工作台(10)通过电极与电源切换装置的输出端连接，电源切换装置的输入端分别与清洗电源和注入电源的负极连接；准备室(1)的器壁连接清洗电源和注入电源的正极，准备室(1)内设置有烘烤系统和射频天线；射频天线与准备室(1)外部的射频电源连接；准备室(1)外部设置有用于驱动第一工作台(10)自转的第一工作台驱动电机(101)；注入室(2)具有由双层器壁构成的器壁夹层，双层器壁上设置有进水管和出水管；注入室(2)连接有真空抽气系统；注入室(2)内设置有自转的第二工作台(11)，第二工作台(11)上环形阵列有数个第二工位(15)，注入室(2)上的第二工位(15)的数量少于准备室(1)上的第一工位(14)；第二工位(15)下方的第二工作台(11)上设置有用于第二伸缩支撑杆(19)上端部通过的通孔；第二工作台(11)通过电极与电源切换装置的输出端连接，电源切换装置的输入端分别与清洗电源和注入电源的负极连接；注入室(2)的器壁连接清洗电源和注入电源的正极，注入室(2)内上部设置有烘烤系统和射频天线；射频天线与注入室(2)外部的射频电源连接；注入室(2)外部设置有用于驱动第二工作台(11)自转的第二工作台驱动电机(111)；准备室(1)和注入室(2)之间通过工件转换室(3)连接，准备室(1)和注入室(2)对称设置在工件转换室(3)两侧，工件转换室(3)中间设置有真空插板阀(6)，工件转换室(3)中部设置有第一载物台(20)和第二载物台(21)，第一载物台(20)设置在真空插板阀(6)的准备室(1)一侧，第二载物台(21)第二载物台(21)设置在真空插板阀(6)的注入室(2)一侧；准备室(1)左侧设置有传送杆(17)，第一工作台(10)下方设置有第一伸缩支撑杆(18)，第二工作台(11)方设置有第二伸缩支撑杆(19)。2.根据权利要求1所述的带准备室直线传递工件等离子体源离子注入机，其特征在于：与准备室(1)连接的所述真空抽气系统包括真空抽气装置和进气装置，真空抽气装置与准备室(1)上设置的第一排气口(7)连接，进气装置与准备室(1)上设置的第一进气口(12)连接；第一排气口(7)和第一进气口(12)相对设置，能够防止气体发生短路；进气装置用于将工作气体输送至准备室(1)内部；与注入室(2)连接的所述真空抽气系统包括真空抽气装置和进气装置，真空抽气装置与注入室(2)上设置的第二排气口(8)连接，进气装置与注入室(2)上设置的第二进气口(13)连接；第二排气口(8)和第二进气口(13)相对设置。3.根据权利要求1所述的带准备室直线传递工件等离子体源离子注入机，其特征在于：所述烘烤系统为烘烤灯。4.根据权利要求1所述的带准备室直线传递工件等离子体源离子注入机，其特征在于：所述电源切换装置为双投闸刀开关；所述清洗电源的输出电压为0-2千伏；注入电源的输出电压为1～60千伏。5.利用如根据权利要求1所述的带准备室直线传递工件等离子体源离子注入机进行离子注入的方法，其特征在于：该方法按照以下步骤进行：步骤一、关闭注入室(2)，关闭真空插板阀(6)，预抽注入室(2)至真空度达到10-2Pa量级，开启注入室(2)内烘烤系统并向器壁夹层通入热水进行加热除气，然后抽真空至背底真空度达到10-4Pa量级；步骤二、注入室(2)预抽真空同时，打开准备室(1)放置工件；步骤三、工件预处理：关闭准备室(1)，预抽准备室(1)真空至背底真空度达到10-2Pa量级，开启准备室(1)内烘烤系统并向器壁夹层通入热水进行加热除气，然后抽真空至背底真空度小于5×10-3Pa，通过进气装置向第一进气口(12)通入工作气体至设定真空度；开启准备室(1)的射频电源激发射频天线产生等离子体，开启准备室(1)对应的清洗电源形成离子轰击清洗，清洗完毕后，停止通入工作气体，继续抽真空至背底真空度小于5×10-3Pa；步骤四、准备室(1)和注入室(2)联通：准备室(1)达到背底真空要求后，开启真空插板阀(6)；步骤五、转移工件：转移时利用第一伸缩支撑杆(18)或第二伸缩支撑杆(19)将第一工位(14)或第二工位(15)上的工件抬高，然后传送杆(17)前端伸入工件下方，降低第一伸缩支撑杆(18)或第二伸缩支撑杆(19)，完成拾取工件，并在第一工位(14)和第二工位(15)之间转移工件；步骤六、离子注入：关闭真空插板阀(6)，继续抽真空至注入室(2)内真空达到所需背底真空度，然后通入工作气体，开启注入室(2)对应的射频电源和注入电源，进行离子注入；步骤七、新一批零件预清洗：注入室(2)离子注入的同时，通过进气装置向准备室(1)通入工作气体，开启准备室(1)，重新装载新一批工件并按照步骤三进行工件预处理；步骤八、新一批工件离子注入：注入室(2)中的工件离子注入结束后，开启真空插板阀(6)，利用传送杆(17)对准备室(1)与注入室(2)内的工件进行替换；步骤九、关闭真空插板阀(6)并在注入室(2)内进行离子注入；步骤十、将准备室(1)充气，打开准备室(1)，取出已注入的工件，并放入新工件。6.一种带准备室交叉传递工件等离子体源离子注入机，其特征在于：带准备室交叉传递工件等离子体源离子注入机由准备室(1)、注入室(2)和工件转换室(3)构成；准备室(1)具有由双层器壁构成的器壁夹层，双层器壁上设置有进水管和出水管；准备室(1)连接有真空抽气系统；准备室(1)内设置有自转的第一工作台(10)，第一工作台(10)上环形阵列有数个第一工位(14)；第一工作台(10)通过电极与电源切换装置的输出端连接，电源切换装置的输入端分别与清洗电源和注入电源的负极连接；准备室(1)的器壁连接清洗电源和注入电源的正极，准备室(1)内设置有烘烤系统和射频天线；射频天线与准备室(1)外部的射频电源连接；准备室(1)外部设置有用于驱动第一工作台(10)自转的第一工作台驱动电机(101)；注入室(2)具有由双层器壁构成的器壁夹层，双层器壁上设置有进水管和出水管；注入室(2)连接有真空抽气系统；注入室(2)内设置有自转的第二工作台(11)，第二工作台(11)上环形阵列有数个第二工位(15)，注入室(2)上的第二工位(15)的数量少于准备室(1)上的第一工位(14)，第二工作台(11)通过电极与电源切换装置的输出端连接，电源切换装置的输入端分别与清洗电源和注入电源的负极连接；注入室(2)的器壁连接清洗电源和注入电源的正极，注入室(2)内上部设置有烘烤系统和射频天线；射频天线与注入室(2)外部的射频电源连接；注入室(2)外部设置有用于驱动第二工作台(11)自转的第二工作台驱动电机(111)；工件转换室(3)由两个垂直的腔室构成，两个垂直的腔室分别连接准备室(1)和注入室(2)，工件转换室(3)内设置有第一机械手(4)、第二机械手(5)和载物台(16)，第一机械手(4)和第二机械手(5)分别设置在两个腔室内；载物台(16)设置在两个腔室的交点位置，用于第一机械手(4)和第二机械手(5)交换工件时临时承载工件；工件转换室(3)和注入室(2)之间设置有真空插板阀(6)，工件转换室(3)和准备室(1)之间设置有转动隔离板(9)。7.根据权利要求6所述的带准备室交叉传递工件等离子体源离子注入机，其特征在于：与准备室(1)连接的所述真空抽气系统包括真空抽气装置和进气装置，真空抽气装置与准备室(1)上设置的第一排气口(7)连接，进气装置与准备室(1)上设置的第一进气口(12)连接；第一排气口(7)和第一进气口(12)相对设置，能够防止气体发生短路；进气装置用于将工作气体输送至准备室(1)内部；与注入室(2)连接的所述真空抽气系统包括真空抽气装置和进气装置，真空抽气装置与注入室(2)上设置的第二排气口(8)连接，进气装置与注入室(2)上设置的第二进气口(13)连接；第二排气口(8)和第二进气口(13)相对设置。8.根据权利要求6所述的带准备室交叉传递工件等离子体源离子注入机，其特征在于：所述烘烤系统为烘烤灯。9.根据权利要求6所述的带准备室交叉传递工件等离子体源离子注入机，其特征在于：所述电源切换装置为双投闸刀开关；所述清洗电源的输出电压为0-2千伏；注入电源的输出电压为1～60千伏。10.利用权利要求6所述的带准备室交叉传递工件等离子体源离子注入机进行离子注入的方法，其特征在于：该方法按照以下步骤进行：步骤一、关闭注入室(2)，关闭真空插板阀(6)，预抽注入室(2)至真空度达到10-2Pa量级，开启注入室(2)内烘烤系统并向器壁夹层通入热水进行加热除气，然后抽真空至背底真空度达到10-4Pa量级；步骤二、注入室(2)预抽真空同时，打开准备室(1)放置工件；步骤三、工件预处理：关闭准备室(1)，预抽准备室(1)真空至背底真空度达到10-2Pa量级，开启准备室(1)内烘烤系统并向器壁夹层通入热水进行加热除气，然后抽真空至背底真空度小于5×10-3Pa，通过进气装置向第一进气口(12)通入工作气体至设定真空度；开启准备室(1)的射频电源激发射频天线产生等离子体，开启准备室(1)对应的清洗电源形成离子轰击清洗，清洗完毕后，停止通入工作气体，继续抽真空至背底真空度小于5×10-3Pa；步骤四、准备室(1)和注入室(2)联通：准备室(1)达到背底真空要求后，开启真空插板阀(6)；步骤五、转移工件：利用第一机械手(4)和第二机械手(5)拾取工件并穿过真空插板阀(6)将工件送至注入室(2)；利用注入室(2)中第二工作台(11)的转动将工件安放在合适位置；步骤六、离子注入：关闭真空插板阀(6)，继续抽真空至注入室(2)内真空达到所需背底真空度，然后通入工作气体，开启注入室(2)对应的射频电源和注入电源，进行离子注入；步骤七、新一批零件预清洗：注入室(2)离子注入的同时，通过进气装置向准备室(1)通入工作气体，开启准备室(1)，重新装载新一批工件并按照步骤三进行工件预处理；步骤八、新一批工件离子注入：注入室(2)中的工件离子注入结束后，开启真空插板阀(6)，利用第一机械手(4)和第二机械手(5)对准备室(1)与注入室(2)内的工件进行替换；步骤九、关闭真空插板阀(6)并在注入室(2)内进行离子注入；步骤十、将准备室(1)充气，打开准备室(1)，取出已注入的工件，并放入新工件。