一种平板玻璃用离子束形成模块及离子植入系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种平板玻璃用离子束形成模块及离子植入系统及方法，其中平板玻璃用离子束形成模块包括有依次相连接的离子源组合单元、离子束质量和电荷比值分析磁场单元、拓展磁铁组合单元和准直磁铁组合单元；离子源组合单元中包括有并排设置的若干个离子源装置，离子源装置的输入端连接有供能供料装置；拓展磁铁组合单元中包括有若干组拓展磁铁，每组拓展磁铁的位置均分别与一个离子源装置产生的离子束的两侧相对应；准直磁铁组合单元位于若干个离子源装置产生的若干条离子束经离子束质量和电荷比值分析磁场单元偏转后的交汇处。本方案获得的平行带状离子束具有极高的有效高度，且离子束的束流宽度较小、离子密度较高且均匀度较好。均匀度较好。均匀度较好。

【技术实现步骤摘要】
一种平板玻璃用离子束形成模块及离子植入系统及方法


[0001]本专利技术属于半导体器件制造
，具体涉及一种平板玻璃用离子束形成模块及离子植入系统及方法。

技术介绍

[0002]离子植入是指将离子束射向固体材料(靶片)，并最终停留在该固体材料表面或内部的处理工艺。在目前的电子工业中，离子植入已成为半导体工艺及微电子工艺中的一项重要的掺杂技术。例如对于液晶显示屏中采用的薄膜晶体管(Thinfilmtransistors)阵列基板，其需要将平板玻璃作为基板，在其上进行离子植入。
[0003]目前液晶显示屏中采用的薄膜晶体管阵列基板的发展趋势之一为采用金属氧化物薄膜三极管(MetalOxideThinfilmtransistors)例如IGZO(铟镓锌氧化物)薄膜制成。但纯IGZO薄膜的薄层电阻(SheetResistance)较高，其属于半导体的范围；进行离子植入(例如硼离子)后，薄层电阻可大幅降低至导体的范围，从而获得较高的电子迁移率。但所需的离子植入剂量大，例如为10
15
/cm2，并且采用金属氧化物技术的薄膜三极管阵列基板(表面附有金属氧化物薄膜三极管的平板玻璃基板，为便于描述，本专利技术中将其简称为平板玻璃或玻璃基板)通常较大，例如8.5世代玻璃基板为宽2200mm、长2500mm的长方形，而目前已有的离子植入机远小于该面积，例如用于硅片(wafer)的离子植入机所处理的硅片一般为直径310mm的圆形。用于计算束流均一性的高度称为有效高度，对于硅片的离子束仅需有效高度大于310mm；而对于液晶显示行业金属氧化物薄膜三极管工艺的8.5世代玻璃基板，则离子束有效高度需要达到2200mm以上，并且要求离子的植入剂量大且密度分布均匀。
[0004]此外，对于有机发光二极管(OLED)显示屏等，也面临着需要对表面附有氧化薄膜的玻璃基板进行离子植入的问题。
[0005]离子植入所需的离子流强(或单位时间内射向靶片的离子数目)随着靶片面积的增加而增加，对于平板玻璃，不仅需要超高的有效高度，还需要保证足够大的离子流强，这就要求离子源产生极大量的离子，目前的离子植入机只能做到有效高度为1500mm的6.0世代玻璃基板；而面对更大面积的靶片，尚未能设计生产出符合要求的植入机，因此对于超大面积玻璃基板的离子植入已成为阻碍平板显示行业技术发展、困扰国内外企业的重要技术难题。
[0006]上述问题的最主要的关键点之一在于现有的离子束形成模块无法达到该离子浓度及均匀度要求，因此需要一种新的离子束形成模块，并据此设计出适用于大面积平板玻璃的离子植入系统及方法。

技术实现思路

[0007]基于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种平板玻璃用离子束形成模块及离子植入系统及方法，解决目前无法获得有效高度较高同时密度较大且均匀的带状离子束的难题，为超大面积平板显示行业提供技术支持，可适用范围包括但不限于8.5世代的玻璃基
板，并且可根据使用需求通过调整各部分的设置从而调整离子束的面积，满足4.5世代(731mm
×
920mm)至10.5世代(2940mm
×
3370mm)以至于未来可能发展出的更大面积的玻璃基板以及其他平板玻璃或其他靶片的离子植入需求。
[0008]依据本专利技术技术方案的第一方面，本专利技术提供一种平板玻璃用离子束形成模块，包括有依次相连接的离子源组合单元、离子束质量和电荷比值分析磁场单元、拓展磁铁组合单元和准直磁铁组合单元；
[0009]离子源组合单元用于产生离子束；离子源组合单元中包括有并排设置的若干个离子源装置，离子源装置的输入端连接有供能供料装置，供能供料装置为离子源装置提供所需的电压、气体和/或真空度；
[0010]离子束质量和电荷比值分析磁场单元用于产生磁场、偏转离子束，并筛除离子束中的杂质；
[0011]拓展磁铁组合单元用于对离子束在高度方向上进行拓展拉伸；拓展磁铁组合单元中包括有若干组拓展磁铁，每组拓展磁铁的位置均分别与一个离子源装置产生的离子束的两侧相对应；
[0012]准直磁铁组合单元用于对离子束进行准直或平行拉伸，使离子束中离子的行进方向均相互平行；准直磁铁组合单元位于若干个离子源装置产生的若干条离子束经离子束质量和电荷比值分析磁场单元偏转后的交汇处。
[0013]进一步地，在离子源装置的输出侧设置有离子引出电极组，离子引出电极组上设有电极平移机构及控制器，用于调整离子引出电极组与离子源装置的输出端之间的距离。
[0014]优选实施方式中，在离子束质量和电荷比值分析磁场单元与拓展磁铁组合单元之间设有离子源门阀；离子源门阀包括有门阀腔，门阀腔的形状为沿离子束行进方向截面高度逐渐增加；门阀腔的上方密封连接有用于容纳阀板的阀板腔；阀板腔上方设置有气缸，气缸的活塞杆末端朝下、穿过阀板腔顶壁后与阀板相连接。
[0015]优选实施方式中，阀板在朝向离子束质量和电荷比值分析磁场单元的一侧面上设置有离子接收板。
[0016]优选实施方式中，在拓展磁铁朝向离子束行进方向下游的一侧延伸设置有拓展挡板。
[0017]优选实施方式中，准直磁铁组合单元内部空间呈两端宽、中间窄的形状，其中间位置设置有准直磁铁组，准直磁铁组位于离子束的两侧。
[0018]优选实施方式中，在准直磁铁组合单元内部空间的后方设置有束流检测装置，束流检测装置的工作面的高度大于离子束，束流检测装置设置在机械臂上，该机械臂用于移动束流检测装置的工作面位置以接收离子束或移开。
[0019]优选实施方式中，在离子束形成模块的侧面设置有台阶，台阶为钢结构支架，台阶下方具有容纳空间；台阶上方设置有梯子，梯子沿着离子束形成模块的外侧面向上延伸至离子束形成模块的顶部；在离子束形成模块的顶部边缘处，除与梯子相邻的一处外，均设置有围栏；离子束形成模块的顶部还设置有可开启和密封关闭的检修窗，并在检修窗的周围区域铺设有防滑踏板。
[0020]依据本专利技术技术方案的第二方面，本专利技术提供一种平板玻璃用离子植入系统，其特征在于，具有本专利技术的一种平板玻璃用离子束形成模块，还包括植入模块、加载互锁模块
和大气传送模块，离子束产生模块、植入模块、加载互锁模块以及大气传送模块依次相连；植入模块用于对平板玻璃进行扫描移动以完成离子植入；加载互锁模块用于上载或下载平板玻璃；大气传送模块用于在大气环境中传送平板玻璃。
[0021]依据本专利技术技术方案的第三方面，本专利技术提供一种平板玻璃用离子植入方法，采用本专利技术的一种平板玻璃用离子植入系统进行实施，其包括如下步骤：
[0022]初始状态为确保平板玻璃用离子植入系统处于实施离子植入的待机准备状态；
[0023]大气传送模块将待进行离子植入的平板玻璃传送至加载互锁模块；
[0024]加载互锁模块进行抽真空；
[0025]植入模块从加载互锁模块中移出平板玻璃并在植入模块内进行移动，使离子束形成模块输出的带状离子束扫描平板玻璃，完成平板玻璃的离子植入；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平板玻璃用离子束形成模块，其特征在于，包括有依次相连接的离子源组合单元、离子束质量和电荷比值分析磁场单元、拓展磁铁组合单元和准直磁铁组合单元；离子源组合单元用于产生离子束；离子源组合单元中包括有并排设置的若干个离子源装置，离子源装置的输入端连接有供能供料装置，供能供料装置为离子源装置提供所需的电压、气体和/或真空度；离子束质量和电荷比值分析磁场单元用于产生磁场、偏转离子束，并筛除离子束中的杂质；拓展磁铁组合单元用于对离子束在高度方向上进行拓展拉伸；拓展磁铁组合单元中包括有若干组拓展磁铁，每组拓展磁铁的位置均分别与一个离子源装置产生的离子束的两侧相对应；准直磁铁组合单元用于对离子束进行准直或平行拉伸，使离子束中离子的行进方向均相互平行；准直磁铁组合单元位于若干个离子源装置产生的若干条离子束经离子束质量和电荷比值分析磁场单元偏转后的交汇处。2.如权利要求1所述的平板玻璃用离子束形成模块，其特征在于，在离子源装置的输出侧设置有离子引出电极组，离子引出电极组上设有电极平移机构及控制器，用于调整离子引出电极组与离子源装置的输出端之间的距离。3.如权利要求1所述的平板玻璃用离子束形成模块，其特征在于，在离子束质量和电荷比值分析磁场单元与拓展磁铁组合单元之间设有离子源门阀；离子源门阀包括有门阀腔，门阀腔的形状为沿离子束行进方向截面高度逐渐增加；门阀腔的上方密封连接有用于容纳阀板的阀板腔；阀板腔上方设置有气缸，气缸的活塞杆末端朝下、穿过阀板腔顶壁后与阀板相连接。4.如权利要求3所述的平板玻璃用离子束形成模块，其特征在于，阀板在朝向离子束质量和电荷比值分析磁场单元的一侧面上设置有离子接收板。5.如权利要求1所述的平板玻璃用离子束形成模块，其特征在于，在拓展磁铁朝向离子束行进方向下游的一侧延伸设置有拓展挡板。6.如权利要求1所述的平板玻璃用离子束形成模块，其特征在于，准直磁铁组合单元内部空间呈两端宽、中间窄的形状，其中间位置设置有准直磁铁组，准直磁铁组位于离子束的两侧。7.如权利要求6所述的平板玻璃用离子束形成模块，其特征在于，在准直磁铁组合单元内部空间的后方设置有束流检测装置，束流检测装置的工作面的高度大于离子束，束流检测装置设置在机械臂上，该机械臂用于移动束流检测装置的工作面位置以接收离子束或移开。8.如权利要求1
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7中任意一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈维，
申请(专利权)人：浙江鑫钰新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：