专利名称：离子注入设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能晶片制造技术，特别是涉及一种离子注入设备。
背景技术：
新能源是二十一世纪世界经济发展中最具决定力的五大技术领域之一。太阳能便是一种清洁、高效、永不衰竭的新能源，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。因此，在新世纪中，各国政府都已经将太阳能资源利用作为了国家可持续发展战略的重要内容。近几年来，国际光伏发电技术迅猛发展，对太阳能掺杂晶片的需求也随之大幅上升。在太阳能晶片掺杂领域中，使用最为普遍的方法是热扩散掺杂工艺，这种方法虽然生产效率较高，但需要执行一些后续的工艺来作为补充，例如去边工艺等等，因此工艺步骤的总数较多，设备的总成本也相应较高。另外，热扩散掺杂工艺还无法较精确地控制掺杂离子的剂量和均匀性，从而会导致在太阳能掺杂晶片的生产过程中损失一部分太阳能转化效率。由于热扩散掺杂工艺存在着上述诸多缺陷，因此随着离子注入技术的不断进步，太阳能晶片的掺杂工艺开始逐渐向离子注入掺杂工艺发展。参考美国专利4，353，160和20080038908所述，在离子注入掺杂工艺中，为了实现对传输于生产线上的大量太阳能晶片的连续加工，在一般的离子注入设备中，在束流传输系统的末端处，即在离子束到达注入工位之前，通常会将离子束的传输方向调整为竖直向下，从而使得离子束自上而下地注入太阳能晶片，以完成对太阳能晶片的掺杂制程。具体地，美国专利4，353，160中所述的离子注入设备的结构如图I所示。该离子注入设备中的束流传输系统包括一离子源系统I’以及一磁铁系统2’，该离子源系统I’用于生成一离子束，而后，该磁铁系统2’会使该离子束在磁场作用下发生一次大角度偏转,该次偏转不但能够将荷质比不符合预设要求的离子从该离子束中筛除出去，还能够同时将筛选留下的该离子束偏转为竖直向下传输，这样一来，当离子束到达注入工位时，该离子束便可以自上而下地对太阳能晶片4’进行掺杂加工。上述的这种离子注入设备虽然能够满足生产线连续加工的需要，但是其仍然存在着一些缺陷在该磁铁系统2’所在的区域中，由于磁铁对荷质比不同的各种离子的选择效应，许多荷质比不符合预设要求的离子以及在离子束的传输过程中产生的中性粒子会从该磁铁系统2’中飞出并轰击在该离子注入设备的制程真空腔的腔壁上，由于腔壁上一般均覆盖有石墨保护层，该石墨保护层在轰击之下会产生许多石墨微粒，这些石墨微粒与制程真空腔中的其它一些不符合注入要求的离子或中性粒子一同便构成了所谓的“粉尘粒子”，这种粉尘粒子对于太阳能晶片的掺杂制程而言无疑是有害的。这些粉尘粒子中有极大的一部分会随着离子束一起传输，由于离子束在离开该磁铁系统2’之后便会到达注入工位，因此随着离子束到达注入工位的这些粉尘粒子便会与离子束一同自上而下地落在太阳能晶片上，这无疑会导致制得的太阳能掺杂晶片的良品率大幅降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中粉尘粒子会大量落在太阳能晶片上的缺陷，提供一种能够在执行离子注入之前基本过滤掉离子束中的粉尘粒子，并且还可以降低设备总高度、降低设备总成本的离子注入设备。本发明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设备，其包括一离子源系统、一磁铁系统以及工件，该磁铁系统用于偏转由该离子源系统生成的离子束以从中筛选出具有预设荷质比的离子束，筛选出的该离子束沿竖直向下的传输方向注入工件，其特点在于，该离子注入设备还包括一设于该磁铁系统与工件之间的电极系统，该电极系统用于将筛选出的该离子束偏转为竖直向下传输。较佳地，该电极系统用于将筛选出的该离子束偏转10° 90°。较佳地，该电极系统还用于使筛选出的该离子束加速或减速。较佳地，所述工件为太阳能晶片。本发明的积极进步效果在于本发明在普通的离子注入设备中增设了一个电极系统，使得离子束在离开磁铁系统之后、并在到达注入工位之前再进行一次大角度偏转，从而将离子束中的粉尘粒子基本过滤掉，以防止粉尘粒子落在工件上，由此极大地提高制得产品的良品率。另外，相较于现有技术中由磁铁系统将离子束偏转为竖直向下传输的设计，本发明利用该电极系统将离子束偏转为竖直向下传输，由于一方面在电极系统中离子束的转弯半径更小，另一方面电极系统的自身尺寸也比磁铁系统更小巧，因此本发明还能够大幅地降低整个离子注入设备的总高度，从而相应地降低整个离子注入设备的总成本。另外，该电极系统除了能够控制离子束的注入方向以外，还可以改变离子束的能量，即使离子束加速或减速，这也有助于实现精确的离子注入掺杂。
图I为现有的离子注入设备的结构示意图。图2为本发明的该离子注入设备的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。如图2所示，本发明的该离子注入设备中的束流传输系统包括一离子源系统I、一磁铁系统2以及一电极系统3。该离子源系统I可以采用现有的离子源系统来实现，其用于生成一离子束。该磁铁系统2同样可以采用现有的质量分析磁铁来实现，其用于偏转来自该离子源系统I的该离子束，以通过该偏转从该离子束中将荷质比不符合预设要求的离子筛除出去，这样一来，离开该磁铁系统2的离子束中的离子便将具有预设的荷质比。但是，虽然该磁铁系统2在本发明中同样是使离子束发生一大角度偏转，但是本发明中离子束在通过该磁铁系统2前后的传输路径却与现有技术中有所不同，该磁铁系统2并不负责将出射的离子束的传输方向直接偏转为竖直向下，而是用于在确保完成对离子束的质量分析的 前提下使出射的离子束进一步地传输到达该电极系统3。该电极系统3同样可以采用现有的电极系统来实现。该电极系统3用于使离子束在到达注入工位之前再次发生一大角度偏转，其中该偏转的角度较佳地为10° 90°，以保证离子束沿着竖直向下的传输方向离开该电极系统3。在本发明中，离子束的加工对象，即工件4在注入工位处的放置姿态与现有技术中完全相同，也就是说，工件4是以待加工表面呈水平方向的姿态被放置的，这样一来，本发明便同样可以保证离子束自上而下地对工件4的上表面进行离子注入加工，从而满足生产线连续生产的需要。在现有技术中，导致粉尘粒子落在工件上的本质原因在于在现有的离子注入设备中，仅采用了一个单一的磁铁系统2’来同时实现大角度偏转离子束以完成对离子束的质量分析以及大角度偏转离子束以将离子束的传输方向调整为竖直向下的双重目的，这就使得在这唯一的一次大角度偏转过程中产生的粉尘粒子不再有离开离子束的束流传输路径的机会。
针对上述分析，本发明特别地在离子束的束流传输系统的末端增设了该电极系统3，这样一来，该磁铁系统2使离子束发生的第一次大角度偏转便只需完成对离子束的质量分析任务，然后利用该电极系统3使离子束发生第二次大角度偏转来完成将离子束的传输方向调整为竖直向下的任务。由此，在第一次大角度偏转过程中产生的绝大多数粉尘粒子便会在第二次大角度偏转过程中被从离子束的传输路径中过滤出去，从而基本避免在注入工位处再发生粉尘粒子落在工件上的情况的发生，由此大幅地提高制得产品的良品率。虽然本发明是针对现有的太阳能晶片掺杂工艺提出的改进，但是本发明的该离子注入设备显然不仅仅能够适用于对太阳能晶片进行离子注入掺杂，其也可以适用于各种需要进行离子注入加工的工件种类。另外，本发明中的该电极系统3除了能够大角度地偏转离子束以外，还能够同时可选地使离子束加速或减速，从而改变离子束的能量状态，以使其精确地符合离子注入制程的具体参数要求。另外，由于离子束在电极系统作用下的转弯半径比在磁场系统作用下的转弯半径更小，而且现有的市售可得的电极系统的设备尺寸也通常小于磁铁系统的尺寸，因此本发明通过在离子束从大致沿水平方向传输最终转变为沿竖直方向传输的拐点处将原有的磁铁系统替换为上述的该电极系统3，便显然能够大幅地降低整个离子注入设备的总高度，从而相应地降低整个离子注入设备的总成本。综上所述，本发明能够将离子束中的粉尘粒子基本过滤掉，以防止粉尘粒子落在工件上，由此极大地提高制得产品的良品率。另外，本发明还能够大幅地降低设备的总高度，从而降低设备的总成本。另外，该电极系统除了能够控制离子束的注入方向以外，还可以改变离子束的能量，这也有助于实现精确的离子注入掺杂。虽然以上描述了本发明的具体实施方式
，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种离子注入设备,其包括一离子源系统、一磁铁系统以及工件,该磁铁系统用于偏转由该离子源系统生成的离子束以从中筛选出具有预设荷质比的离子束，筛选出的该离子束沿竖直向下的传输方向注入工件，其特征在于，该离子注入设备还包括一设于该磁铁系统与工件之间的电极系统，该电极系统用于将筛选出的该离子束偏转为竖直向下传输。
2.如权利要求I所述的离子注入设备，其特征在于，该电极系统用于将筛选出的该离子束偏转10° 90°。
3.如权利要求I或2所述的离子注入设备，其特征在于，该电极系统还用于使筛选出的该离子束加速或减速。
4.如权利要求I所述的离子注入设备，其特征在于，所述工件为太阳能晶片。
全文摘要
本发明公开了一种离子注入设备，其包括一离子源系统、一磁铁系统以及工件，该磁铁系统用于偏转由该离子源系统生成的离子束以从中筛选出具有预设荷质比的离子束，筛选出的该离子束沿竖直向下的传输方向注入工件，该离子注入设备还包括一设于该磁铁系统与工件之间的电极系统，该电极系统用于将筛选出的该离子束偏转为竖直向下传输。本发明能够将离子束中的粉尘粒子基本过滤掉，从而极大地提高制得产品的良品率，还能够大幅地降低设备的总高度、降低设备的总成本，还可以改变离子束的能量，有助于实现精确的离子注入掺杂。
文档编号H01J37/317GK102655072SQ201110049448
公开日2012年9月5日 申请日期2011年3月1日 优先权日2011年3月1日
发明者钱锋, 陈炯 申请人:上海凯世通半导体有限公司