一种离子注入装置及调节方法与流程

1.本发明涉及离子注入设备，尤其涉及一种离子注入装置及方法。


背景技术：

2.在有机led的平面显示装置中使用的玻璃基板或者半导体基板，通常采用离子注入的方式进行掺杂。对于大型基板，如果采用常规的窄束宽离子注入机进行注入，需要往返注入多次，所需注入时间极长，不利于产业化。而宽带束离子注入机，即所照射的离子束的宽度大于基板的宽度，此时可以通过一次扫描完成离子注入。但是这要求离子束在大带宽的情况下具有高度均匀的电流密度分布，目前大多采用直接对宽带束离子束进行调制的方法，这种方法虽然简单，但是控制效果较差，很难实现高均匀性的宽离子带束。因此，有必要对这种离子注入装置进行结构优化，以克服上述缺陷。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种离子注入装置及方法，以便于对离子束的电流密度分布情况进行调节。
4.本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：
5.一种离子注入装置，包括：
6.离子束发生组件，由离子束发生组件产生带状离子束；
7.离子束分离组件，该离子束过滤组件与离子束发生组件配合，由离子束过滤组件对离子束发生组件产生的离子束进行分离，形成若干相互分离的离子束；
8.离子束汇聚组件，该离子束汇聚组件与离子束分离组件配合，由离子束汇聚组件对分离后的离子束进行分别汇聚；
9.离子束扩散组件，该离子束扩散组件与离子束汇聚组件配合，由离子束调节组件对汇聚后的离子束进行扩散，使相邻离子束相互交叠；
10.汇聚调节组件，该汇聚调节组件与离子束汇聚组件配合，由汇聚调节组件对离子束汇聚组件的运行状态进行调节；
11.扩散调节组件，该扩散调节组件与离子束扩散组件配合，由扩散调节组件对离子束扩散组件的运行状态进行调节；
12.调节控制组件，该调节控制组件与汇聚调节组件及扩散调节组件配合，由调节控制组件对汇聚调节组件及扩散调节组件的调节过程进行控制。
13.离子束发生组件采用单一离子源或多个离子源组成；
14.离子束发生组件采用多个离子源组成时，各离子源沿离子束的宽度方向顺次排布。
15.离子束分离组件包括：
16.分离狭缝，该分离狭缝设有一组，各分离狭缝分别与离子源位置对应，并沿离子束的宽度方向顺次排布，离子束从分离狭缝中穿过，形成相互分离的离子束，分离狭缝的作用
是过滤掉入射方向相差过大的离子，保证从每个分离狭缝出来的离子速度方向相差不大。
17.离子束汇聚组件包括：
18.螺旋线圈，该螺旋线圈设有一组，并与离子束分离组件位置对应，各螺旋线圈分别沿离子束运动方向延伸，并沿其宽度方向顺次排布，由螺旋线圈对分离后的离子束进行分别汇聚，在本发明的一个实施例中，各螺旋线圈分别放置于分离狭缝的出口处，保证从分离狭缝出来的离子束能够立即进入螺旋线圈内，并且入射方向变化不大，螺旋线圈通电后产生匀强磁场，离子束在匀强磁场的作用下螺旋前进，最终在螺旋线圈出口端发生汇聚；
19.螺旋线圈的长度小于离子束发生一次汇聚长度的整数倍，使离子束的汇聚点位于螺旋线圈的出口端外侧。
20.离子束扩散组件包括：
21.扩散透镜，该扩散透镜设有一组，并与离子束汇聚组件位置对应，由扩散透镜对汇聚后的离子束分别进行扩散，在本发明的一个实施例中，各扩散透镜分别位于螺旋线圈的出口端外侧，并与离子束的汇聚点位置对应；
22.其中，扩散透镜包括：
23.扩散狭缝，该扩散狭缝采用开设有细长孔的非磁性构件组成，并与离子束的汇聚点位置对应，仅使特定质量和电荷的离子通过；
24.扩散磁轭，该扩散磁轭安装于扩散狭缝上；
25.扩散电磁铁，该扩散电磁铁安装于扩散狭缝上，并与扩散磁轭位置对应，各扩散电磁铁分别独立接入可调节的扩散电源，由扩散磁铁调整离子束的弯曲角度，进而调整离子束的电流密度分布。
26.汇聚调节组件包括：
27.调节电机，该调节电机设有一组，各调节电机分别安装于导向支架上，并与螺旋线圈配合，由调节电机带动螺旋线圈移动，对螺旋线圈与离子束分离组件之间的距离进行调节；
28.电机控制器，该电机控制器与各调节电机电连接，可对调节电机的运行状态进行控制；
29.汇聚电源，该汇聚电源设有一组，并分别为可调节电源，各汇聚电源分别与螺旋线圈电连接，向螺旋线圈供电，对螺旋线圈的运行状态进行调节，进而调节离子束的汇聚状态。
30.扩散调节组件包括：
31.扩散电源，该扩散电源设有一组，并分别为可调节电源，各扩散电源分别与扩散电磁铁电连接，向扩散电磁体供电，对扩散电磁铁的运行状态进行调节，进而调节离子束的扩散状态。
32.调节控制组件包括：
33.法拉第杯，该法拉第杯各法拉第杯分别与离子束扩散组件位置对应，并沿离子束的宽度方向顺次排布，由法拉第杯对离子束的电流密度分布进行检测；
34.计测模块，该计测模块通过输入输出模块与法拉第杯电连接，由计测模块对各法拉第杯检测的电流密度数据进行计算，得出总的电流密度分布数据；
35.中央处理模块及存储模块，中央处理模块与计测模块及存储模块电连接，并将存
储模块内预设的电流密度分布数据与计测模块得到的电流密度分布数据进行对比，中央处理模块还通过输入输出模块与电机控制器、汇聚电源及扩散电源电连接，对电机控制器、汇聚电源及扩散电源的运行状态进行控制。
36.一种离子注入调节方法，采用上述的离子注入装置进行，包括：
37.计测模块得出的电流密度分布在某区域突增，并且整体电流密度总值增加，但是此区域的整体电流密度分布轮廓保持与其他区域一致，此时，中央处理模块向突增区域对应位置的扩散电源发出调节信号，将其电压降低，使突增区域的电流密度降低，法拉第杯再次对离子束的电流密度分布进行检测，并由计测模块对各法拉第杯检测的电流密度数据进行计算，得出总的电流密度分布数据，中央处理模块再次根据该电流密度分布数据对扩散电源进行调节，如此重复多次，使得测得的电流密度分布与存储模块内预设的电流密度分布数据保持一致；
38.计测模块得出的电流密度分布在某区域突降，此时，中央处理模块向突降区域对应位置的汇聚电源发出调节信号，使该位置的螺旋线圈电压变化，使离子束在螺旋线圈出口端的汇聚点向扩散透镜方向移动，使突降区域的电流密度升高，法拉第杯再次对离子束的电流密度分布进行检测，并由计测模块对各法拉第杯检测的电流密度数据进行计算，得出总的电流密度分布数据，中央处理模块再次根据该电流密度分布数据对汇聚电源进行调节，如此重复多次，使得测得的电流密度分布与存储模块内预设的电流密度分布数据保持一致；
39.计测模块得出的电流密度分布在某区域突增并在相邻区域突降，此时，中央处理模块向电机控制器发出调节信号，使对应位置的调节电机运行，带动对应的螺旋线圈移动，使突增区域及突降区域的电流密度变化，法拉第杯再次对离子束的电流密度分布进行检测，并由计测模块对各法拉第杯检测的电流密度数据进行计算，得出总的电流密度分布数据，中央处理模块再次根据该电流密度分布数据通过电机控制器对调节电机进行控制，使螺旋线圈移动，如此重复多次，使得测得的电流密度分布与存储模块内预设的电流密度分布数据保持一致。
40.本发明的优点在于：
41.该离子注入装置采用分离狭缝将带状离子束分离形成相互独立的离子束，过滤掉入射方向相差过大的离子，并采用螺旋线圈对分离后的离子束进行分别汇聚，采用扩散透镜对汇聚后的离子束分别进行扩散，所形成带状离子束对基板进行注入操作，还采用法拉第杯对离子束的电流密度分布进行检测，采用控制器根据离子束的电流密度分布情况对离子束汇聚组件及离子束调节组件的运行状态进行调节，通过以上操作，可以将宽带束的离子束分离成多个接近点状分布的区域，再在每个小区域内对离子束进行调制，最后将调制后的各部分离子束聚合形成高均匀性电流分布的宽带束离子束，同时采用中央处理模块与计测模块及存储模块电连接，并将存储模块内预设的电流密度分布数据与计测模块得到的电流密度分布数据进行对比，中央处理模块还通过输入输出模块与电机控制器、汇聚电源及扩散电源电连接，对电机控制器、汇聚电源及扩散电源的运行状态进行控制，有利于降低宽带束离子束的调制难度，提升离子注入精度。
附图说明
42.图1是本发明提出的离子注入装置的结构示意图；
43.图2是扩散透镜的结构示意图；
44.图3是离子注入调节状态之一，图中实线为各法拉第杯检测的电流密度数据，虚线为计测模块得出的电流密度数据；
45.图4是离子注入调节状态之二；
46.图5是离子注入调节状态之三。
具体实施方式
47.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
48.如图1所示，本发明提出的离子注入装置包括离子束发生组件、离子束分离组件、离子束汇聚组件、离子束扩散组件、汇聚调节组件、扩散调节组件及调节控制组件，离子束发生组件产生带状离子束，离子束过滤组件与离子束发生组件配合，由离子束过滤组件对离子束发生组件产生的离子束进行分离，形成若干相互分离的离子束，离子束汇聚组件与离子束分离组件配合，由离子束汇聚组件对分离后的离子束进行分别汇聚，离子束扩散组件与离子束汇聚组件配合，由离子束调节组件对汇聚后的离子束进行扩散，使相邻离子束相互交叠，汇聚调节组件与离子束汇聚组件配合，由汇聚调节组件对离子束汇聚组件的运行状态进行调节，扩散调节组件与离子束扩散组件配合，由扩散调节组件对离子束扩散组件的运行状态进行调节，调节控制组件与汇聚调节组件及扩散调节组件配合，由调节控制组件对汇聚调节组件及扩散调节组件的调节过程进行控制。
49.离子束发生组件采用单一离子源或多个离子源组成；在本实施例中，离子束发生组件采用多个离子源100组成，各离子源沿离子束的宽度方向顺次排布。
50.离子束分离组件包括分离狭缝200，分离狭缝设有一组，各分离狭缝分别与离子源位置对应，并沿离子束的宽度方向顺次排布，离子束从分离狭缝中穿过，形成相互分离的离子束，分离狭缝的作用是过滤掉入射方向相差过大的离子，保证从每个分离狭缝出来的离子速度方向相差不大。
51.离子束汇聚组件包括螺旋线圈300，螺旋线圈设有一组，并与离子束分离组件位置对应，各螺旋线圈分别沿离子束运动方向延伸，并沿其宽度方向顺次排布，由螺旋线圈对分离后的离子束进行分别汇聚，在本实施例中，各螺旋线圈分别放置于分离狭缝的出口处，保证从分离狭缝出来的离子束能够立即进入螺旋线圈内，并且入射方向变化不大，螺旋线圈通电后产生匀强磁场，离子束在匀强磁场的作用下螺旋前进，最终在螺旋线圈出口端发生汇聚；螺旋线圈的长度小于离子束发生一次汇聚长度的整数倍，使离子束的汇聚点位于螺旋线圈的出口端外侧。
52.离子束扩散组件包括扩散透镜400，扩散透镜设有一组，并与离子束汇聚组件位置对应，由扩散透镜对汇聚后的离子束分别进行扩散，在本发明的一个实施例中，各扩散透镜分别位于螺旋线圈的出口端外侧，并与离子束的汇聚点位置对应；
53.具体地，如图2，扩散透镜包括扩散狭缝410、扩散磁轭420及扩散电磁铁430，扩散狭缝采用开设有细长孔的非磁性构件组成，并与离子束的汇聚点位置对应，仅使特定质量和电荷的离子通过，扩散磁轭安装于扩散狭缝上，扩散电磁铁安装于扩散狭缝上，并与扩散磁轭位置对应，各扩散电磁铁分别独立接入可调节的扩散电源，由扩散磁铁调整离子束的弯曲角度，进而调整离子束的电流密度分布。
54.汇聚调节组件包括调节电机510、电机控制器520及汇聚电源530，调节电机设有一组，各调节电机分别安装于导向支架上，并与螺旋线圈配合，由调节电机带动螺旋线圈移动，对螺旋线圈与离子束分离组件之间的距离进行调节，电机控制器与各调节电机电连接，可对调节电机的运行状态进行控制，汇聚电源设有一组，并分别为可调节电源，各汇聚电源分别与螺旋线圈电连接，向螺旋线圈供电，对螺旋线圈的运行状态进行调节，进而调节离子束的汇聚状态。
55.扩散调节组件包括扩散电源600，扩散电源设有一组，并分别为可调节电源，各扩散电源分别与扩散电磁铁电连接，向扩散电磁体供电，对扩散电磁铁的运行状态进行调节，进而调节离子束的扩散状态。
56.调节控制组件包括法拉第杯710、计测模块720、中央处理模块730及存储模块740，法拉第杯各法拉第杯分别与离子束扩散组件位置对应，并沿离子束的宽度方向顺次排布，由法拉第杯对离子束的电流密度分布进行检测，计测模块通过输入输出模块与法拉第杯电连接，由计测模块对各法拉第杯检测的电流密度数据进行计算，得出总的电流密度分布数据，中央处理模块与计测模块及存储模块电连接，并将存储模块内预设的电流密度分布数据与计测模块得到的电流密度分布数据进行对比，中央处理模块还通过输入输出模块与电机控制器、汇聚电源及扩散电源电连接，对电机控制器、汇聚电源及扩散电源的运行状态进行控制。
57.本发明提出的离子注入调节方法采用上述的离子注入装置进行，包括：
58.如图3，计测模块得出的电流密度分布在某区域突增，并且整体电流密度总值增加，但是此区域的整体电流密度分布轮廓保持与其他区域一致，此时，中央处理模块向突增区域对应位置的扩散电源发出调节信号，将其电压降低，使突增区域的电流密度降低，法拉第杯再次对离子束的电流密度分布进行检测，并由计测模块对各法拉第杯检测的电流密度数据进行计算，得出总的电流密度分布数据，中央处理模块再次根据该电流密度分布数据对扩散电源进行调节，如此重复多次，使得测得的电流密度分布与存储模块内预设的电流密度分布数据保持一致；
59.如图4，计测模块得出的电流密度分布在某区域突降，此时，中央处理模块向突降区域对应位置的汇聚电源发出调节信号，使该位置的螺旋线圈电压变化，使离子束在螺旋线圈出口端的汇聚点向扩散透镜方向移动，使突降区域的电流密度升高，法拉第杯再次对离子束的电流密度分布进行检测，并由计测模块对各法拉第杯检测的电流密度数据进行计算，得出总的电流密度分布数据，中央处理模块再次根据该电流密度分布数据对汇聚电源进行调节，如此重复多次，使得测得的电流密度分布与存储模块内预设的电流密度分布数
据保持一致；
60.如图5计测模块得出的电流密度分布在某区域突增并在相邻区域突降，此时，中央处理模块向电机控制器发出调节信号，使对应位置的调节电机运行，带动对应的螺旋线圈移动，使突增区域及突降区域的电流密度变化，法拉第杯再次对离子束的电流密度分布进行检测，并由计测模块对各法拉第杯检测的电流密度数据进行计算，得出总的电流密度分布数据，中央处理模块再次根据该电流密度分布数据通过电机控制器对调节电机进行控制，使螺旋线圈移动，如此重复多次，使得测得的电流密度分布与存储模块内预设的电流密度分布数据保持一致。
61.该离子注入装置采用分离狭缝将带状离子束分离形成相互独立的离子束，过滤掉入射方向相差过大的离子，并采用螺旋线圈对分离后的离子束进行分别汇聚，采用扩散透镜对汇聚后的离子束分别进行扩散，所形成带状离子束对基板进行注入操作，还采用法拉第杯对离子束的电流密度分布进行检测，采用控制器根据离子束的电流密度分布情况对离子束汇聚组件及离子束调节组件的运行状态进行调节，通过以上操作，可以将宽带束的离子束分离成多个接近点状分布的区域，再在每个小区域内对离子束进行调制，最后将调制后的各部分离子束聚合形成高均匀性电流分布的宽带束离子束，同时采用中央处理模块与计测模块及存储模块电连接，并将存储模块内预设的电流密度分布数据与计测模块得到的电流密度分布数据进行对比，中央处理模块还通过输入输出模块与电机控制器、汇聚电源及扩散电源电连接，对电机控制器、汇聚电源及扩散电源的运行状态进行控制，有利于降低宽带束离子束的调制难度，提升离子注入精度。
62.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。