專利名稱：離子注入設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能晶片制造技術(shù)，特別是涉及一種離子注入設(shè)備。
背景技術(shù)：
新能源是二十一世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最具決定力的五大技術(shù)領(lǐng)域之一。太陽能便是一種清潔、高效、永不衰竭的新能源，光伏發(fā)電具有安全可靠、無噪聲、無污染、制約少、故障率低、維護(hù)簡便等諸多優(yōu)點(diǎn)。因此，在新世紀(jì)中，各國政府都已經(jīng)將太陽能資源利用作為了國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。近幾年來，國際光伏發(fā)電技術(shù)迅猛發(fā)展，對太陽能摻雜晶片的需求也隨之大幅上升。在太陽能晶片摻雜領(lǐng)域中，使用最為普遍的方法是熱擴(kuò)散摻雜工藝，這種方法雖然生產(chǎn)效率較高，但需要執(zhí)行一些后續(xù)的工藝來作為補(bǔ)充，例如去邊工藝等等，因此工藝步驟的總數(shù)較多，設(shè)備的總成本也相應(yīng)較高。另外，熱擴(kuò)散摻雜工藝還無法較精確地控制摻雜離子的劑量和均勻性，從而會導(dǎo)致在太陽能摻雜晶片的生產(chǎn)過程中損失一部分太陽能轉(zhuǎn)化效率。由于熱擴(kuò)散摻雜工藝存在著上述諸多缺陷，因此隨著離子注入技術(shù)的不斷進(jìn)步，太陽能晶片的摻雜工藝開始逐漸向離子注入摻雜工藝發(fā)展。參考美國專利4，353，160和20080038908所述，在離子注入摻雜工藝中，為了實(shí)現(xiàn)對傳輸于生產(chǎn)線上的大量太陽能晶片的連續(xù)加工，在一般的離子注入設(shè)備中，在束流傳輸系統(tǒng)的末端處，即在離子束到達(dá)注入工位之前，通常會將離子束的傳輸方向調(diào)整為豎直向下，從而使得離子束自上而下地注入太陽能晶片，以完成對太陽能晶片的摻雜制程。具體地，美國專利4，353，160中所述的離子注入設(shè)備的結(jié)構(gòu)如圖I所示。該離子注入設(shè)備中的束流傳輸系統(tǒng)包括一離子源系統(tǒng)I’以及一磁鐵系統(tǒng)2’，該離子源系統(tǒng)I’用于生成一離子束，而后，該磁鐵系統(tǒng)2’會使該離子束在磁場作用下發(fā)生一次大角度偏轉(zhuǎn),該次偏轉(zhuǎn)不但能夠?qū)⒑少|(zhì)比不符合預(yù)設(shè)要求的離子從該離子束中篩除出去，還能夠同時將篩選留下的該離子束偏轉(zhuǎn)為豎直向下傳輸，這樣一來，當(dāng)離子束到達(dá)注入工位時，該離子束便可以自上而下地對太陽能晶片4’進(jìn)行摻雜加工。上述的這種離子注入設(shè)備雖然能夠滿足生產(chǎn)線連續(xù)加工的需要，但是其仍然存在著一些缺陷在該磁鐵系統(tǒng)2’所在的區(qū)域中，由于磁鐵對荷質(zhì)比不同的各種離子的選擇效應(yīng)，許多荷質(zhì)比不符合預(yù)設(shè)要求的離子以及在離子束的傳輸過程中產(chǎn)生的中性粒子會從該磁鐵系統(tǒng)2’中飛出并轟擊在該離子注入設(shè)備的制程真空腔的腔壁上，由于腔壁上一般均覆蓋有石墨保護(hù)層，該石墨保護(hù)層在轟擊之下會產(chǎn)生許多石墨微粒，這些石墨微粒與制程真空腔中的其它一些不符合注入要求的離子或中性粒子一同便構(gòu)成了所謂的“粉塵粒子”，這種粉塵粒子對于太陽能晶片的摻雜制程而言無疑是有害的。這些粉塵粒子中有極大的一部分會隨著離子束一起傳輸，由于離子束在離開該磁鐵系統(tǒng)2’之后便會到達(dá)注入工位，因此隨著離子束到達(dá)注入工位的這些粉塵粒子便會與離子束一同自上而下地落在太陽能晶片上，這無疑會導(dǎo)致制得的太陽能摻雜晶片的良品率大幅降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中粉塵粒子會大量落在太陽能晶片上的缺陷，提供一種能夠在執(zhí)行離子注入之前基本過濾掉離子束中的粉塵粒子，并且還可以降低設(shè)備總高度、降低設(shè)備總成本的離子注入設(shè)備。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的一種離子注入設(shè)備，其包括一離子源系統(tǒng)、一磁鐵系統(tǒng)以及工件，該磁鐵系統(tǒng)用于偏轉(zhuǎn)由該離子源系統(tǒng)生成的離子束以從中篩選出具有預(yù)設(shè)荷質(zhì)比的離子束，篩選出的該離子束沿豎直向下的傳輸方向注入工件，其特點(diǎn)在于，該離子注入設(shè)備還包括一設(shè)于該磁鐵系統(tǒng)與工件之間的電極系統(tǒng)，該電極系統(tǒng)用于將篩選出的該離子束偏轉(zhuǎn)為豎直向下傳輸。較佳地，該電極系統(tǒng)用于將篩選出的該離子束偏轉(zhuǎn)10° 90°。較佳地，該電極系統(tǒng)還用于使篩選出的該離子束加速或減速。較佳地，所述工件為太陽能晶片。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于本發(fā)明在普通的離子注入設(shè)備中增設(shè)了一個電極系統(tǒng)，使得離子束在離開磁鐵系統(tǒng)之后、并在到達(dá)注入工位之前再進(jìn)行一次大角度偏轉(zhuǎn)，從而將離子束中的粉塵粒子基本過濾掉，以防止粉塵粒子落在工件上，由此極大地提高制得產(chǎn)品的良品率。另外，相較于現(xiàn)有技術(shù)中由磁鐵系統(tǒng)將離子束偏轉(zhuǎn)為豎直向下傳輸?shù)脑O(shè)計，本發(fā)明利用該電極系統(tǒng)將離子束偏轉(zhuǎn)為豎直向下傳輸，由于一方面在電極系統(tǒng)中離子束的轉(zhuǎn)彎半徑更小，另一方面電極系統(tǒng)的自身尺寸也比磁鐵系統(tǒng)更小巧，因此本發(fā)明還能夠大幅地降低整個離子注入設(shè)備的總高度，從而相應(yīng)地降低整個離子注入設(shè)備的總成本。另外，該電極系統(tǒng)除了能夠控制離子束的注入方向以外，還可以改變離子束的能量，即使離子束加速或減速，這也有助于實(shí)現(xiàn)精確的離子注入摻雜。


圖I為現(xiàn)有的離子注入設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的該離子注入設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。如圖2所示，本發(fā)明的該離子注入設(shè)備中的束流傳輸系統(tǒng)包括一離子源系統(tǒng)I、一磁鐵系統(tǒng)2以及一電極系統(tǒng)3。該離子源系統(tǒng)I可以采用現(xiàn)有的離子源系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，其用于生成一離子束。該磁鐵系統(tǒng)2同樣可以采用現(xiàn)有的質(zhì)量分析磁鐵來實(shí)現(xiàn)，其用于偏轉(zhuǎn)來自該離子源系統(tǒng)I的該離子束，以通過該偏轉(zhuǎn)從該離子束中將荷質(zhì)比不符合預(yù)設(shè)要求的離子篩除出去，這樣一來，離開該磁鐵系統(tǒng)2的離子束中的離子便將具有預(yù)設(shè)的荷質(zhì)比。但是，雖然該磁鐵系統(tǒng)2在本發(fā)明中同樣是使離子束發(fā)生一大角度偏轉(zhuǎn)，但是本發(fā)明中離子束在通過該磁鐵系統(tǒng)2前后的傳輸路徑卻與現(xiàn)有技術(shù)中有所不同，該磁鐵系統(tǒng)2并不負(fù)責(zé)將出射的離子束的傳輸方向直接偏轉(zhuǎn)為豎直向下，而是用于在確保完成對離子束的質(zhì)量分析的 前提下使出射的離子束進(jìn)一步地傳輸?shù)竭_(dá)該電極系統(tǒng)3。該電極系統(tǒng)3同樣可以采用現(xiàn)有的電極系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。該電極系統(tǒng)3用于使離子束在到達(dá)注入工位之前再次發(fā)生一大角度偏轉(zhuǎn)，其中該偏轉(zhuǎn)的角度較佳地為10° 90°，以保證離子束沿著豎直向下的傳輸方向離開該電極系統(tǒng)3。在本發(fā)明中，離子束的加工對象，即工件4在注入工位處的放置姿態(tài)與現(xiàn)有技術(shù)中完全相同，也就是說，工件4是以待加工表面呈水平方向的姿態(tài)被放置的，這樣一來，本發(fā)明便同樣可以保證離子束自上而下地對工件4的上表面進(jìn)行離子注入加工，從而滿足生產(chǎn)線連續(xù)生產(chǎn)的需要。在現(xiàn)有技術(shù)中，導(dǎo)致粉塵粒子落在工件上的本質(zhì)原因在于在現(xiàn)有的離子注入設(shè)備中，僅采用了一個單一的磁鐵系統(tǒng)2’來同時實(shí)現(xiàn)大角度偏轉(zhuǎn)離子束以完成對離子束的質(zhì)量分析以及大角度偏轉(zhuǎn)離子束以將離子束的傳輸方向調(diào)整為豎直向下的雙重目的，這就使得在這唯一的一次大角度偏轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵粒子不再有離開離子束的束流傳輸路徑的機(jī)會。
針對上述分析，本發(fā)明特別地在離子束的束流傳輸系統(tǒng)的末端增設(shè)了該電極系統(tǒng)3，這樣一來，該磁鐵系統(tǒng)2使離子束發(fā)生的第一次大角度偏轉(zhuǎn)便只需完成對離子束的質(zhì)量分析任務(wù)，然后利用該電極系統(tǒng)3使離子束發(fā)生第二次大角度偏轉(zhuǎn)來完成將離子束的傳輸方向調(diào)整為豎直向下的任務(wù)。由此，在第一次大角度偏轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的絕大多數(shù)粉塵粒子便會在第二次大角度偏轉(zhuǎn)過程中被從離子束的傳輸路徑中過濾出去，從而基本避免在注入工位處再發(fā)生粉塵粒子落在工件上的情況的發(fā)生，由此大幅地提高制得產(chǎn)品的良品率。雖然本發(fā)明是針對現(xiàn)有的太陽能晶片摻雜工藝提出的改進(jìn)，但是本發(fā)明的該離子注入設(shè)備顯然不僅僅能夠適用于對太陽能晶片進(jìn)行離子注入摻雜，其也可以適用于各種需要進(jìn)行離子注入加工的工件種類。另外，本發(fā)明中的該電極系統(tǒng)3除了能夠大角度地偏轉(zhuǎn)離子束以外，還能夠同時可選地使離子束加速或減速，從而改變離子束的能量狀態(tài)，以使其精確地符合離子注入制程的具體參數(shù)要求。另外，由于離子束在電極系統(tǒng)作用下的轉(zhuǎn)彎半徑比在磁場系統(tǒng)作用下的轉(zhuǎn)彎半徑更小，而且現(xiàn)有的市售可得的電極系統(tǒng)的設(shè)備尺寸也通常小于磁鐵系統(tǒng)的尺寸，因此本發(fā)明通過在離子束從大致沿水平方向傳輸最終轉(zhuǎn)變?yōu)檠刎Q直方向傳輸?shù)墓拯c(diǎn)處將原有的磁鐵系統(tǒng)替換為上述的該電極系統(tǒng)3，便顯然能夠大幅地降低整個離子注入設(shè)備的總高度，從而相應(yīng)地降低整個離子注入設(shè)備的總成本。綜上所述，本發(fā)明能夠?qū)㈦x子束中的粉塵粒子基本過濾掉，以防止粉塵粒子落在工件上，由此極大地提高制得產(chǎn)品的良品率。另外，本發(fā)明還能夠大幅地降低設(shè)備的總高度，從而降低設(shè)備的總成本。另外，該電極系統(tǒng)除了能夠控制離子束的注入方向以外，還可以改變離子束的能量，這也有助于實(shí)現(xiàn)精確的離子注入摻雜。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種離子注入設(shè)備,其包括一離子源系統(tǒng)、一磁鐵系統(tǒng)以及工件,該磁鐵系統(tǒng)用于偏轉(zhuǎn)由該離子源系統(tǒng)生成的離子束以從中篩選出具有預(yù)設(shè)荷質(zhì)比的離子束，篩選出的該離子束沿豎直向下的傳輸方向注入工件，其特征在于，該離子注入設(shè)備還包括一設(shè)于該磁鐵系統(tǒng)與工件之間的電極系統(tǒng)，該電極系統(tǒng)用于將篩選出的該離子束偏轉(zhuǎn)為豎直向下傳輸。
2.如權(quán)利要求I所述的離子注入設(shè)備，其特征在于，該電極系統(tǒng)用于將篩選出的該離子束偏轉(zhuǎn)10° 90°。
3.如權(quán)利要求I或2所述的離子注入設(shè)備，其特征在于，該電極系統(tǒng)還用于使篩選出的該離子束加速或減速。
4.如權(quán)利要求I所述的離子注入設(shè)備，其特征在于，所述工件為太陽能晶片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種離子注入設(shè)備，其包括一離子源系統(tǒng)、一磁鐵系統(tǒng)以及工件，該磁鐵系統(tǒng)用于偏轉(zhuǎn)由該離子源系統(tǒng)生成的離子束以從中篩選出具有預(yù)設(shè)荷質(zhì)比的離子束，篩選出的該離子束沿豎直向下的傳輸方向注入工件，該離子注入設(shè)備還包括一設(shè)于該磁鐵系統(tǒng)與工件之間的電極系統(tǒng)，該電極系統(tǒng)用于將篩選出的該離子束偏轉(zhuǎn)為豎直向下傳輸。本發(fā)明能夠?qū)㈦x子束中的粉塵粒子基本過濾掉，從而極大地提高制得產(chǎn)品的良品率，還能夠大幅地降低設(shè)備的總高度、降低設(shè)備的總成本，還可以改變離子束的能量，有助于實(shí)現(xiàn)精確的離子注入摻雜。
文檔編號H01J37/317GK102655072SQ201110049448
公開日2012年9月5日 申請日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月1日
發(fā)明者錢鋒, 陳炯 申請人:上海凱世通半導(dǎo)體有限公司