离子注入系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种离子注入系统，其包括一离子源系统、一扫描磁铁、一质量分析磁铁、一工件传输设备；该离子源系统包括：一处于地电位的微波源，该微波源通过一波导管与一离子源相连，该波导管上设有一高压隔离装置；一处于地电位的气柜，该气柜通过一进气管与该离子源相连；一处于地电位的冷却水系统，该冷却水系统与该离子源的头部相连并用于冷却该离子源头部；一设于该离子源头部前方的离子束引出系统，该离子束引出系统包括抑制电极和地电极；一处于地电位的高压电源系统，该高压电源系统用于向该离子源头部及该抑制电极供电。本发明专利技术还公开了两种离子注入方法。本发明专利技术使得离子源系统无需整体工作于高电压下，并且能够实现最佳的生产效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能晶片制造领域，特别是涉及一种离子注入系统及相应的离子注入方法。
技术介绍
新能源是二十一世纪世界经济发展中最具决定力的五大
之一，太阳能便是一种清洁、高效、永不衰竭的新能源。在新世纪中，各国政府都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容，光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等诸多优点。近几年来，国际光伏发电产业迅猛发展，太阳能晶片供不应求，于是提高太阳能晶片的光电转化效率和太阳能晶片的生产能力已经成为一个重要的课题。当前在太阳能晶片制造工艺的掺杂制程中，使用最为广泛的是热扩散掺杂工艺， 热扩散方法虽然生产效率较高，但是仍然需要采用一些后续的工艺，例如去边工艺等作为补充，因此整体工艺步骤较多，使得购置设备的成本增高。另外，热扩散工艺无法较为精确地控制掺杂离子的剂量和均勻性，这会导致在太阳能晶片的生产过程中损失一部分太阳能转化效率。另外，在目前国际上用于太阳能晶片制造或半导体制造的离子注入机中，整个离子源系统都工作在高电压状态下，这给整个系统的控制和供电设计都带来了极大的不便， 也极大地增加了系统的成本。另外，由于太阳能晶片的许多制程都需要在真空条件下完成，所以如何减少太阳能晶片进出真空的时间，以及有效利用太阳能晶片在真空中的制程时间对提高太阳能晶片制造设备的生产效率而言至关重要。现有的许多太阳能晶片制造方法都具有较高的生产效率，例如美国专利20080038908所提到的方法，但是基于该方法的设计原理，其生产效率仍然会受到一些天然的限制，诸如，当不同批次的工件进出真空环境时，或是在真空环境中从已加工工件切换至下批次待加工工件时，对工件的加工制程都不得不发生中断，在该中断时间段内，整个设备完全处于无效运行状态，即浪费了加工资源，又浪费了加工时间。由此可以看出，该专利所公开的该生产设备自然不可能实现最佳的生产效率。而除了该专利所公开的该设备及方法以外，在现有的各种其它真空制程方法中也未见能够获得最佳生产效率的模式。
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离子注入系统因离子源系统整体工作于高电压下而导致控制和供电设计不便、成本较高，并且无法实现最佳生产效率的缺陷，提供一种使得离子源系统无需整体工作于高电压下、并且可以实现最佳生产效率的离子注入系统以及相应的离子注入方法。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离子注入系统，其包括一用于生成一离子束的离子源系统，该离子束传输于一真空腔中，在该离子束的传输路径上依次设有一用于扫描该离子束的扫描磁铁；一质量分析磁铁，用于偏转该离子束以从中滤除超出一荷质比范围的离子；一具有至少一传输平台的工件传输设备，该传输平台用于承载工件移进该真空腔、穿过该离子束完成注入、然后移出该真空腔；其特点在于，该离子源系统包括一处于地电位的微波源，该微波源通过一波导管与一离子源相连，该波导管上设有一高压隔离装置；一处于地电位的气柜，该气柜通过一进气管与该离子源相连；一处于地电位的冷却水系统，该冷却水系统与该离子源的头部相连并用于冷却该离子源头部；一设于该离子源头部前方的离子束引出系统，该离子束引出系统包括抑制电极和地电极；一处于地电位的高压电源系统，该高压电源系统用于向该离子源头部及该抑制电极供 H1^ ο较佳地，该工件传输设备包括至少两个通过可开闭密封件与该真空腔的一端相连的进件腔，该些进件腔可以在大气状态与真空状态之间切换，且该离子束传输经过该真空腔的临近该些进件腔的该端处；与各进件腔一一对应的至少两个所述传输平台，各传输平台用于相继地将工件从各进件腔传输至该真空腔、再从该真空腔传输回各进件腔，各传输平台的移动平面各不相同，且每个传输平台上承载的工件均沿该传输平台的移动方向分两侧排列；一移位装置，用于在每个传输平台即将从该真空腔移回进件腔时，使该传输平台与该离子束垂直于该传输平台的移动方向相对移位；其中，每个传输平台在从进件腔移向该真空腔时，该传输平台一侧的工件将穿过该离子束完成加工，在该传输平台从该真空腔移回该进件腔时，该传输平台另一侧的工件将穿过该离子束完成加工。较佳地，该工件传输设备包括至少两个通过可开闭密封件与该真空腔的一端相连的进件腔，该些进件腔可以在大气状态与真空状态之间切换，且该离子束传输经过该真空腔的临近该些进件腔的该端处；与各进件腔一一对应的至少两个所述传输平台，各传输平台用于相继地将工件从各进件腔传输至该真空腔、再从该真空腔传输回各进件腔，各传输平台的移动平面各不相同；其中，在每个传输平台从进件腔移向该真空腔以及从该真空腔移回该进件腔的过程中，该传输平台上的工件将两次穿过该离子束完成加工。较佳地，每个进件腔完成充气至大气状态、取出已加工工件、放入下批次待加工工件、抽气至真空状态的耗时，小于或等于其余所有进件腔中的当前批次待加工工件相继地由各传输平台传输穿过该离子束完成加工的总耗时。较佳地，各传输平台相互平行、但设置高度各不相同。较佳地，该传输平台的承载表面由一个或多个斜面和/或弧面构成，以使得该离子束以一注入角度注入工件。较佳地，该传输平台的承载表面设置为使得该离子束垂直注入工件。较佳地，该离子注入系统还包括一设于该质量分析磁铁与该工件传输设备之间的离子束传输路径上的校正磁铁，该校正磁铁用于偏转该离子束并对该离子束在扫描维度内的张角进行校正，以使得该离子束以一注入角度注入工件。较佳地，该校正磁铁设置为使得该离子束在扫描维度内平行传输，并垂直注入工件。较佳地，该离子注入系统还包括一设于工件穿过该离子束的位置处的束流诊断装置，用于测量该离子束的流强分布和角度分布，并将测量结果反馈至一用于对该离子注入系统进行控制的控制单元。本专利技术的另一技术方案为一种利用上述离子注入系统实现的离子注入方法，在该方法中，利用该离子源系统生成该离子束，依次利用该扫描磁铁扫描该离子束、并利用该质量分析磁铁偏转该离子束以从中滤除超出该荷质比范围的离子之后，其特点在于，针对各进件腔中的当前批次待加工工件的各轮加工过程相继进行，在每轮加工过程中，仅一个已经完成了充气至大气状态、取出已加工工件、放入下批次待加工工件、抽气至真空状态的进件腔中的当前批次待加工工件将由传输平台进行传输，其中在该传输平台从该进件腔移向该真空腔时，该传输平台一侧的工件将依次穿过该离子束完成加工，此后该移位装置使该传输平台与该离子束垂直于该传输平台的移动方向相对移位，而后在该传输平台从该真空腔移回该进件腔时，该传输平台另一侧的工件将依次穿过该离子束完成加工；与此同时， 其余所有进件腔均处于充气至大气状态、取出已加工工件、放入下批次待加工工件、抽气至真空状态的过程中或是过程结束后的等待状态。较佳地，每个进件腔完成充气至大气状态、取出已加工工件、放入下批次待加工工件、抽气至真空状态的耗时，小于或等于其余所有进件腔中的当前批次待加工工件相继地由各传输平台传输穿过该离子束完成加工的总耗时。较佳地，该传输平台的承载表面由一个或多个斜面和/或弧面构成，利用该传输平台使得该离子束以一注入角度注入工件。较佳地，该传输平台的承载表面设置为使得该离子束垂直注入工件。较佳地，该离子注入系统还包括一设于该质量分析磁铁与该工件传输设备之间的离子束传输路径上的校正本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈炯，钱锋，
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：