CN102834905B - 太阳能电池制造中使用的可调阴影掩模组件 - Google Patents

太阳能电池制造中使用的可调阴影掩模组件 Download PDF

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Abstract

一种可调阴影掩模注入系统，包括：被配置为提供离子的离子源；以及被配置为选择性地允许来自该离子源的离子通过其中以到达离子所注入的衬底的阴影掩模组件，其中，该阴影掩模组件被配置为在第一位置和第二位置之间调整；其中，当被设置在该第一位置时，该阴影掩模组件使能多个基本平行的线的离子注入，而不使能相对于该多个基本平行的线具有相交取向的任何线的离子注入；以及其中，当被设置在该第二位置时，该阴影掩模组件使能多个基本平行的线的离子注入以及相对于该多个基本平行的线具有相交取向的线的离子注入。

Description

太阳能电池制造中使用的可调阴影掩模组件
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年2月9日提交的名为“ANADJUSTABLESHADOWMASKASSEMBLYFORUSEINSOLARCELLFABRICATIONS”的序号为61/302,861的共同待决的美国临时专利申请的优先权，在此通过引用将其所公开的全部内容并入本文。
背景技术
本发明大体涉及太阳能电池领域以及其它大衬底注入应用。更具体的，本发明涉及太阳能电池器件以及它们的形成方法，包括选择性注入的问题。
发明内容
在本发明的一个方面中，一种可调阴影掩模注入系统包括：被配置为提供离子的离子源；以及阴影掩模组件（shadowmaskassembly），其被配置为选择性地允许来自所述离子源的离子穿过其中以到达该离子被注入的衬底，其中，该阴影掩模组件被配置为在第一位置和第二位置之间调整；其中，当该阴影掩模组件被设置在第一位置时，该阴影掩模组件使能多个基本平行的线的离子注入，而没有具有相对于该多个基本平行的线的相交取向的任何线的离子注入；以及其中，当该阴影掩模组件被设置在第二位置时，该阴影掩模组件使能多个基本平行的线的离子注入以及在取向上与该多个基本平行的线的相交的线的离子注入。在一些实施例中，该多个平行线基本垂直于在取向上相交的该线。
在一些实施例中，该阴影掩模组件包括：具有基本平行于第一轴的多个细长开口的第一暴露区域；以及具有基本平行于第二轴的细长开口的第二暴露区域，其中第二轴基本垂直于第一轴；其中，该阴影掩模组件被配置为通过调整第一暴露区域和第二暴露区域之间的距离以在第一位置和第二位置之间调整。在一些实施例中，第一暴露区域包括：具有基本平行于第一轴的第一组细长开口的第一遮挡掩模；以及具有基本平行于该第一轴的第二组细长开口的第二遮挡掩模，其中，对第一遮挡掩模和第二遮挡掩模进行配置以使得第一组细长开口与第二组细长开口重叠但两者相互偏离以形成第一暴露区域的多个细长开口，第一暴露区域的多个细长开口小于第一遮挡掩模的第一组以及第二遮挡掩模的第二组中的细长开口中的每一个。在一些实施例中，该阴影掩模组件还包括均匀暴露区域，该均匀暴露区域被配置为使能利用离子对衬底的全面均匀注入。
在一些实施例中，该系统还包括：可移动衬底夹持器，其被配置为使衬底经由穿过阴影掩模组件的该离子的路径以一定速度移动；以及控制器，其操作性地耦合到该可移动衬底夹持器，其中该控制器被配置为针对第一位置将该速度调整为第一水平并且针对第二位置将该速度调整为第二水平。在一些实施例中，第二水平是比第一水平低的速度。在一些实施例中，该可移动衬底夹持器被配置为使该衬底旋转通过穿过阴影掩模组件的该离子的路径。在一些实施例中，该阴影掩模组件包括：具有基本平行于第一轴的多个细长开口的第一暴露构件，其中，该多个细长开口越远离该衬底被旋转所围绕的旋转点，该多个细长开口的长度就越长；以及具有被配置在与该第一轴相交的取向上的细长开口的第二暴露构件，其中，随着该细长开口从所述衬底被旋转所围绕的旋转点延伸出，该细长开口越宽，其中，该阴影掩模组件被配置为通过调整第一暴露构件与第二暴露构件之间的距离以在第一位置和第二位置之间调整。在一些实施例中，该多个细长开口是弯曲的。
在本发明的另一方面中，一种离子注入的方法包括：使离子穿过阴影掩模组件流到衬底；将阴影掩模组件调整到第一位置，其中，该衬底被选择性地注入多个基本平行的线的离子而不被注入在取向上与该多个基本平行的线相交的任何线的离子；以及将阴影掩模组件调整到第二位置，其中，该衬底被选择性地注入多个基本平行的线的离子以及在取向上与该多个基本平行的线相交的线的离子。在一些实施例中，该多个平行线基本垂直于在取向上相交的该线。
在一些实施例中，该阴影掩模组件包括：具有基本平行于第一轴的多个细长开口的第一暴露区域；以及具有基本平行于第二轴的细长开口的第二暴露区域，其中第二轴基本垂直于第一轴，其中该阴影掩模组件被配置为通过调整第一暴露区域和第二暴露区域之间的距离以在第一位置和第二位置之间调整。在一些实施例中，第一暴露区域包括：具有基本平行于第一轴的第一组细长开口的第一遮挡掩模；以及具有基本平行于该第一轴的第二组细长开口的第二遮挡掩模，其中，对该第一遮挡掩模和该第二遮挡掩模进行配置使得第一组细长开口与第二组细长开口重叠但两者相互偏离，以形成第一暴露区域的多个细长开口，该第一暴露区域的多个细长开口小于在第一遮挡掩模的该第一组以及第二遮挡掩模的该第二组中的细长开口中的每一个。在一些实施例中，该方法还包括所述离子流动通过该阴影掩模组件的均匀暴露区域，从而提供利用离子对该衬底的全面均匀注入。
在一些实施例中，该方法还包括：衬底夹持器使该衬底经由穿过该阴影掩模组件的该离子的路径以一定速度移动；以及控制器对应第一位置将该速度调整为第一水平并且对应第二位置将该速度调整为第二水平。在一些实施例中，该第二水平是比该第一水平低的速度。在一些实施例中，可移动的衬底夹持器使该衬底经由穿过该阴影掩模组件的该离子的路径旋转。在一些实施例中，该阴影掩模组件包括：具有基本平行于第一轴的多个细长开口的第一暴露构件，其中，该多个细长开口越远离该衬底被旋转所围绕的旋转点，该多个细长开口的长度就越长；以及具有被配置在与该第一轴相交的取向上的细长开口的第二暴露构件，其中，随着该细长开口延伸远离该衬底被旋转所围绕的旋转点，该细长开口变得越宽，其中，该阴影掩模组件被配置为通过调整在第一暴露构件和第二暴露构件之间的距离以在第一位置和第二位置之间调整。在一些实施例中，该多个细长开口是弯曲的。
在一些实施例中，使离子从离子源流动或者加速通过该阴影掩模组件到达该衬底，所述离子源包括具有不同质量的至少两种不同离子种类。
在一些实施例中，该方法还包括将电压选择性地施加到该衬底中与阴影掩模组件相对的一侧上间隔开的区域，其中，电压的选择性施加促进离子的选择性注入。
在一些实施例中，该阴影掩模组件是第一栅格组件的一部分，该第一栅格组件包括第一栅格板和第二栅格板，该第一栅格组件的每个栅格板具有被配置为允许离子通过其中的多个孔，该第一栅格组件的第一栅格板被电源正偏置，该第一栅格组件的第二栅格板被该电源负偏置，该方法包括使该离子流动通过该第一栅格组件以用于对该衬底的选择性注入。在一些实施例中，经由电压分压器将第二栅格板耦合至该第一栅格组件，该第二栅格组件包括第二栅格板和第二栅格板，该第二栅格组件的每个栅格板具有被配置为允许离子通过其中的多个孔，该第二栅格组件的第一栅格板被该电源正偏置，该第二栅格组件的第二栅格板被电源负偏置，该方法包括使该离子流动通过该第二栅格组件以用于对该衬底的注入。
在本发明的另一个方面中，一种阴影掩模注入系统，包括：被配置为提供离子的离子源；具有基本平行于第一轴的第一组细长开口的第一遮挡掩模；以及具有基本平行于该第一轴的第二组细长开口的第二遮挡掩模，其中，对该第一遮挡掩模和该第二遮挡掩模进行配置使得第一组细长开口与第二组细长开口重叠但两者相互偏离，以形成最终的细长开口组，来自该离子源的离子被选择性地允许穿过最终的细长开口组到达它们所注入的衬底，该最终的细长开口组的每个细长开口小于在该第一组以及该第二组中的每个细长开口。
在一些实施例中，最终的细长开口组的每个细长开口的厚度等于或者小于该第一组和该第二组的每个细长开口的厚度的一半。在一些实施例中，最终的细长开口组的每个细长开口的厚度等于或者小于50微米。
在一些实施例中，该系统还包括具有第一暴露区域和第二暴露区域的阴影掩模组件，其中：第一遮挡掩模和第二遮挡掩模形成该第一暴露区域，该第一暴露区域包括基本平行于第一轴的最终的细长开口组；该第二暴露区域具有基本平行于第二轴的细长开口，其中，该第二轴基本垂直于该第一轴；该阴影掩模组件被配置为通过调整在第一暴露区域和第二暴露区域之间的距离以在第一位置和第二位置之间调整；当被设置在该第一位置时，该阴影掩模组件使能多个基本平行的线的离子注入，而不使能在取向上与该多个基本平行的线相交的任何线的离子注入，该多个基本平行的线对应于最终的细长开口组；以及当被设置在该第二位置时，该阴影掩模组件使能多个基本平行的线的离子注入和在取向上与该多个基本平行的线相交的线的离子注入，该多个基本平行的线对应于最终的细长开口组。在一些实施例中，该多个基本平行的线基本垂直于在取向上相交的线。在一些实施例中，该系统还包括：可移动衬底夹持器，其被配置为将该衬底经由穿过该阴影掩模组件的离子的路径以一定速度移动；以及操作性耦合至该可移动衬底夹持器的控制器，其中该控制器被配置为对应第一位置将该速度调整为第一水平并且对应该第二位置将该速度调整为第二水平，该第二水平是比该第一水平低的速度。
在本发明的另一个方面中，一种离子注入的方法包括：使离子流动或加速通过阴影掩模组件到达衬底；其中，该阴影掩模组件包括具有基本平行于第一轴的第一组细长开口的第一遮挡掩模和具有基本平行于该第一轴的第二组细长开口的第二遮挡掩模，其中，对该第一遮挡掩模和该第二遮挡掩模进行配置使得该第一组细长开口与该第二组细长开口重叠但两者相互偏离，以形成最终的细长开口组，选择性地允许来自该离子源的离子穿过最终的细长开口组到达该衬底，最终的细长开口组的每个细长开口小于该第一组和该第二组的每个细长开口；并且将离子注入到该衬底，从而形成与最终的细长开口组对应的多个基本平行的线的离子注入。
在一些实施例中，最终的细长开口组的每个细长开口的厚度等于或者小于该第一组和该第二组的每个细长开口的厚度的一半。在一些实施例中，其中最终的细长开口组的每个细长开口的厚度等于或者小于50微米。
在一些实施例中，阴影掩模组件具有第一暴露区域和第二暴露区域，第一遮挡掩模和第二遮挡掩模形成该第一暴露区域，该第一暴露区域包括基本平行于该第一轴的最终的细长开口组；该第二暴露区域具有基本平行于第二轴的细长开口，其中该第二轴基本垂直于该第一轴，该阴影掩模组件被配置为通过调整在该第一暴露区域和该第二暴露区域之间的距离以在第一位置和第二位置之间调整；当被设置在该第一位置时，该阴影掩模组件使能多个基本平行的线的离子注入，而不使能在取向上与该多个基本平行的线相交的任何线的离子注入，该多个基本平行的线对应于最终的细长开口组；以及当被设置在该第二位置时，该阴影掩模组件使能多个基本平行的线的离子注入和在取向上与所述多个基本平行的线相交的线的离子注入，该多个基本平行的线对应于最终的细长开口组。在一些实施例中，该多个基本平行的线基本垂直于在取向上相交的该线。在一些实施例中，该方法还包括：可移动衬底夹持器将该衬底以一定速度经由穿过该阴影掩模组件的离子的路径移动；以及控制器对应该第一位置将该速度调整为第一水平并且对应该第二位置将该速度调整为第二水平，该第二水平是比该第一水平低的速度。
附图说明：
图1图示了根据本发明原理的可调阴影掩模离子注入系统的一个实施例的平面图。
图2图示了根据本发明原理的可调阴影掩模离子注入系统的一个实施例的透视图。
图3A-3B图示了根据本发明原理的处于闭合位置和开放位置的可调阴影掩模离子注入系统的一个实施例的平面图。
图4A-4B图示了根据本发明原理的处于闭合位置和开放位置的可调阴影掩模离子注入系统的另一个实施例的平面图。
图5是图示了根据本发明原理的载物台速度控制方案的一个实施例的图。
图6A-6B图示了根据本发明原理的遮挡（occlusion）掩模组件的一个实施例的平面分解图和组装图。
图7图示了根据本发明原理的旋转晶片处理方案的一个实施例的平面图。
图8图示了根据本发明原理的旋转晶片处理方案的另一个实施例的平面图。
图9A-9B图示了根据本发明原理的用于旋转晶片处理方案的可调阴影掩模组件的一个实施例的平面图。
图10是图示了根据本发明原理的离子注入的方法的一个实施例的流程图。
图11图示了根据本发明原理的具有多个栅格组件的等离子栅格注入系统的一个实施例的截面侧视图。
图12图示了根据本发明原理的掺杂结分布的一个实施例。
图13图示了根据本发明原理的通过将电压施加到衬底来对太阳能电池进行选择性注入的一个实施例的截面图。
图14图示了根据本发明原理的通过将电压施加到衬底来对太阳能电池进行选择性注入的另一个实施例的截面图。
图15图示了根据本发明原理的具有多个栅格组件的等离子栅格注入系统的可替换实施例的截面侧视图。
具体实施方式
提供以下描述来使得本领域普通技术人员能够做出以及使用本发明，并且在专利申请及其要求的背景下提供以下描述。针对所描述的实施例的各种修改对本领域技术人员而言是显而易见的，并且这里的通用原理可以被应用于其它的实施例。因此，本发明并非意在受限于所示出的实施例，而是使本发明与符合在此所描述的原理和特征的最广泛范围一致。
此外，所预期的是，来自任何实施例的任何特征能够与来自任何其它实施例的任何特征相组合。以该方式，所例示的实施例的混合配置完全处于本发明的范围内。
本公开的各个方面可以通过使用流程图来描述。通常，可以示出本公开的方面的单个例子。然而，如本领域技术人员所认识到的，本文所描述的协议、过程、流程可以被连续地或者每当必需时重复以满足本文描述的需要。此外，所预期的是，除了在图中所图示的顺序之外，可以以不同的顺序执行方法的步骤，除非另有明确或者隐含公开。
本发明涉及到使得能够形成各种元件的图案化注入掺杂、沉积以及蒸镀的系列机构。本发明的一个益处是它能够实现这样的注入而无需使用任何额外的光刻（lithographic）或者其它外部掩模。本发明的阴影定义的掩模优选存在于掺杂或者沉积系统内，或者能够被转变为掺杂或者沉积系统。公开了一种可调阴影掩模组件，该组件不仅适用于太阳能电池的制造，而且也能够被用于半导体以及其它表面和近表面的改动应用。掩模的各种实施例能够被用于具有静态或者连续移动的晶片的联机系统中。它也能够与线性或者旋转系统一起使用，从而使能利用离子束对该晶片进行完整扫描。该掩模能够提供精确和界限清楚的掺杂和沉积图案，以及能够提供用于太阳能电池的独特的原子分布（profile）剪裁能力，并入来自下列专利申请的特征：2009年6月11日提交的、名为“FORMATIONOFSOLARCELL-SELECTIVEEMITTERUSINGIMPLANTANDANNEALMETHOD”的共同所有的美国专利申请No.12/483017，以及2008年6月11日提交的、名为“FORMATIONOFSOLARCELL-SELECTIVEEMITTERUSINGIMPLANTANDANNEALMETHOD”的共同所有的美国临时专利申请NO.61/131698，在此通过引用将该两个专利申请的全部内容并入本文。这些内容包括掺杂水平、接触电阻、主栅线（busbar）、副栅线（finger）、金属-硅界面的接触电阻、背侧金属化的电阻中的改变，实现在金属栅格触点下的期望电阻（优选为10到30欧姆/平方）和在副栅线之间中的期望电阻（优选为10到30欧姆/平方）以满足更高效率的太阳能电池。为了获得这些益处，本发明可以并入来自以下专利申请的特征：2009年6月11日提交的、名为“SOLARCELLFABRICATIONUSINGIMPLANTATION”的共同所有的美国专利申请No.12/482980，2008年6月11日提交的、名为“SOLARCELLFABRICATIONUSINGIMPLANTATION”的共同拥有的美国临时专利申请No.61/131687，2009年6月11日提交的、名为“SOLARCELLFABRICATIONWITHFACETINGANDIONIMPLANTATION”的共同拥有的美国专利申请No.12/482685，以及2008年6月24日提交的、名为“SOLARCELLFABRICATIONWITHFACETINGANDIONIMPLANTATION”的共同拥有的美国临时专利申请No.61/133028，在此通过引用将这些专利申请所有内容并入本文。本发明也满足对太阳能电池晶片厚度、以及触点金属宽度和间距的未来需求的要求。
此外，同时均匀的和选择性图案化发射极、背表面场（BSF）和注入金属的硅化物的有利形成，以及本发明的提高性能的能力将是可能的，并且能够并入来自如下专利申请的特征：2009年6月11日提交的、名为“APPLICATIONSPECIFICIMPLANTSYSTEMANDMETHODFORUSEINSOLARCELLFABRICATIONS”的共同拥有的美国专利申请No.12/482947，2008年6月11日提交的、名为“APPLICATIONSPECIFICIMPLANTSYSTEMANDMETHODFORUSEINSOLARCELLFABRICATIONS”的共同拥有的美国临时专利申请No.61/131688，2009年3月20日提交的、名为“ADVANCEDHIGHEFFICIENCYCRYSTALLINESOLARCELLFABRICATIONMETHOD”的共同拥有的美国临时专利申请序列号61/210545，以及2010年3月19日提交的、名为“ADVANCEDHIGHEFFICIENCYCRYSTALLINESOLARCELLFABRICATIONMETHOD”的共同拥有的美国专利申请No.12/728105，在此通过引用将这些专利申请所有的内容并入本文。本发明能够被应用于生成态的单晶体或者单晶，多晶体或者多晶，或者电气级硅或者冶金级硅，以及非常薄的硅晶片和非常薄的薄膜沉积硅，或者用于太阳能电池的形成和其它应用的其它材料。本发明也能够被应用于多结器件，并且能够被延伸至结和金属半导体界面增强的制造中使用的任何其它材料的原子种类布置。
本发明的主要特征之一是用于定义典型主栅线图案的快速射束快门（shutter）机构。图1图示了根据本发明的原理的用于定义具有选择性垂直掺杂的主栅线图案以及具有选择性水平掺杂的触点栅格线的可调阴影掩模注入系统100的一个实施例。将待由离子源修正的太阳能电池、半导体晶片或者任何衬底140引入到该阴影掩模组件100。该阴影掩模组件100包括垂直暴露构件110和水平暴露构件120。通过垂直暴露构件110和水平暴露构件120的配置来定义预定的掩模图案。垂直暴露构件110包括用于将衬底140选择性暴露至垂直地延长的离子束的细长垂直开口115。水平暴露构件120包括用于将衬底140选择性暴露至多个水平地延伸的离子束的多个水平开口125。当仅期望水平地延伸的离子束时，阴影掩模组件100被配置为做出调整使得细长的垂直开口115被阻挡，从而阻止任何离子到达衬底140以形成垂直地延伸的离子注入。在该时间期间，在衬底140上形成多个水平地延伸的离子注入，如通过已经被选择性地掺杂到所获得的太阳能电池140′上的多个白色水平线所看到的。当也期望垂直地延伸的离子束时，阴影掩模组件100被配置为做出调整使得细长的垂直开口115被暴露，由此允许离子到达衬底140以形成垂直地延伸的离子注入，例如已经被选择性地掺杂到所获得的太阳能电池140′上的两条白色垂直线。
在一些实施例中，在阴影掩模组件100上设置快速射束快门机构，并且将该快速射束快门机构配置为快速地阻挡或者不阻挡细长的垂直开口115，例如通过调整射束快门105的定位来阻挡细长的垂直开口115。该调整持续所需的时间，从而将衬底140暴露给具有预定掩模图案的期望的离子剂量。
在一些实施例中，也将均匀暴露构件130耦合到可调阴影掩模组件100。该均匀暴露组件130包括开口135，该开口135被配置为允许对衬底140的全面离子注入以提供衬底的均匀掺杂，如通过所获得的太阳能电池140′上的暗区域所看到的。
所获得的衬底140′表现出典型的结晶太阳能电池金属线。可调阴影掩模组件100允许对晶片的垂直和水平以及均匀的离子束的暴露。能够使该晶片在阴影掩模组件100下面以稳态或截断的运动（truncatedmovement）移动，或者它能够被更改以迎合停止-暴露和移动的模式。如上面所描述的，当垂直线暴露不被需要以及仅用于所需要的暴露时间的时候，部署射束快门105。当该晶片在太阳能电池上的金属栅格线下面移动时，水平开口125追踪太阳能电池上的金属栅格线之下的掺杂线。能够手动或者自动地调整这些线的长度和宽度以提供期望的暴露和掺杂水平。
在一些实施例中，阴影掩模组件100被配置为通过调整垂直暴露构件110或者水平暴露构件120相对于彼此的位置来阻挡细长垂直开口115以阻挡或者不阻挡细长垂直开口115。在图2中，通过移动快速快门来操作阴影掩模组件200以定义垂直主栅线图案，同时暴露水平副栅线图案。垂直暴露构件210包括用于将衬底选择性暴露至垂直地延伸的离子束的细长垂直开口215。在一些实施例中，该细长垂直开口215是在垂直暴露构件210的一侧上的开孔（cut-out）。水平暴露构件220包括用于将衬底选择性暴露至多个水平地延伸的离子束的多个水平开口225。在一些实施例中，水平开口225是在水平暴露组件220的一侧上的开孔。
在一些实施例中，能够处理均匀掺杂或选择性的图案化掺杂或该两者。在一些实施例中，能够将晶片通过和快门打开的时序进行关联，并且该时序定义了必需的暴露。
在优选的实施例中，多个水平线基本上彼此平行并且垂直于垂直主栅线。然而，所预期的是，其它配置也处于本发明的范围内。此外，在一些实施例中，替代细长水平线或者除了细长水平线之外，阴影掩模中的开口还可以包括其它形状，该其它形状包括但不限于圆点开口或者环形开口。在由如此间隔开的圆形注入或者其它形状注入的行和列替代衬底上的细长水平注入线的实施例中，衬底的表面可以被导电材料覆盖以接触每个个体触点集电区域，替代使用主栅线集电线或者除了使用主栅线集电线之外。
图3A-3B图示了可调阴影掩模组件的一个实施例，例如处于闭合位置300和打开位置300′的阴影掩模组件200。阴影掩模组件包括具有细长垂直开口315的垂直暴露构件310，当该组件在打开位置300′时，该构件310用于将衬底选择性地暴露至垂直地延伸的离子束。在打开位置300′，垂直暴露构件310的垂直壁312从水平暴露构件320偏移，从而形成细长垂直开口315。在打开位置300′，垂直暴露构件310的垂直壁312与垂直暴露构件320相接触，从而阻挡细长垂直开口315。水平暴露构件320包括用于将衬底选择性地暴露至多个水平地延伸的离子束的多个水平开口325。
图4A-4B图示了在闭合位置400和打开位置400′的可调阴影掩模组件的另一个实施例。除了垂直暴露构件310包括由从垂直壁312延伸的间隔开的水平壁416所形成的交叉梳状的垂直开口415之外，图4A-4B中的阴影掩模组件与图3A-3B中的阴影掩模组件相同。由于水平注入能够与垂直注入叠加，该配置帮助避免垂直注入的二次施加。
在一些实施例中，在具有或者不具有快速快门运动的情况下，在利用高能离子源处理衬底的时候，能够动态地调整载物台速度。在特定的注入阶段期间，例如在仅水平注入阶段以及水平和垂直注入阶段期间，载物台速度是注入射束扫描衬底的速度。图5是图示了根据本发明的原理的载物台速度控制方案的一个实施例的图。在一些实施例中，针对正在阴影掩模下被处理的衬底的特定区域，可以减慢载物台，例如针对接受刻意的掺杂剂量或暴露的主栅线。然后根据衬底位置或者掩模或注入射束相对于衬底的位置来动态地改变载物台速度。
考虑到实现小的暴露开口（例如多个水平暴露开口）的挑战，制造阴影掩模可能是困难并且代价高的。可以使用光刻来切割掩模图案，但其是非常昂贵的。掩模是可消耗的并且在经过如此多地暴露到离子射束后将受侵蚀，因此需要改变它们。本发明的另一个特征是使用偏离的可堆叠阴影掩模来定义更精细特征，例如，使用大得多的、更加容易制造并且具成本效益的图案来定义水平暴露开口。可以使用两个或者更多的堆叠阴影掩模，通过在两个掩模上偏离相同或者不同的图案，其中具有特定开口的主掩模被相似或者不同开口的遮挡掩模所遮挡，来实现这些更精细的特征。这样的掩模可以是硬掩模或者可以根据一次性使用的材料制造这样的掩模以用于该掩模组件的可再生使用。特别地，对于太阳能产业，实施可能的最具有成本效益的处理制造方法是势在必行的。本发明能够大幅度地减少制造所期望的阴影掩模图案的成本，而不使用诸如光刻、蚀刻或者激光刻图之类的更昂贵的制造方法来在阴影掩模上定义图案。相反，可以使用更加常规和更简单的机械切割和线EDM方法在两个阴影掩模上制造较大的特征，该机械切割和线EDM方法往往在这样的精度和非常小的开口上具有较差的尺寸规格。然后可以将这两个掩模堆叠在一起以有效的定义小得多的图案。这样的堆叠的阴影掩模组件能够定义小到零微米的任何图案大小。甚至，能够构建任何图案或者形状。对于交叉梳状的选择性的线，能够成像一系列的掩模，该系列的掩模能够，通过自动地或者轻微的运动，将开口从一条选择性的线转变为其它，如衬底在不同种类的等离子和不同供能的栅格下转变那样（如将在下面参考图11到图15更加详细讨论的那样）。
图6A图示了遮挡掩模组件的一个实施例的分解图。在此，第一阴影掩模620a具有从第二阴影掩模组件620b的水平开口偏离的水平开口。当被堆叠在一起时，如图6B中所见，这一开口的偏移创建了由虚线和距离d所表示的小得多的开口。由于具有大水平开口的阴影掩模620a和620b比起具有非常小的水平开口的一个阴影掩模，制造起来偏移得多，本发明的偏离配置能够被用于以显著减小的成本实现小的水平开口。100微米的掩模开口是非常难制造的，除非你使用光刻。通过使用两个或者更多的偏离掩模，你能够非常容易地实现100微米或者更小的掩模开口。在一些实施例中，每个开口之间的间距是大约2mm。因此你能够做出用于可堆叠掩模的大约500微米宽的掩模开口，并且简单地通过偏离宽开口掩模仍然获得100微米或者更小的水平开口。在另一个例子中，能够将被制造有大约100到200微米厚度的开口的两个掩模进行堆叠，使它们的开口偏离，以产生厚度小于50微米的所获得的暴露开口，并且因此产生厚度小于50微米的注入。此外，由于顶部的掩模获得大多数或者全部的射束，所以可以利用较薄、更便宜的材料制造该掩模，然后能够将该掩模丢弃。
此外，由于掩模能够被分离，能够将电压施加至它们以便提供管理射束形状的光学手段。所预期的是，能够利用被充电离子的属性来通过施加不同电压到该两个或者更多的掩模以成形并且形成甚至更小的特征。能够使用电压的如此独立应用来独立于上面所描述的任何机械运动，改变被电离射束的尺寸。也能够使用两个或者更多掩模的间隔以及掩模和晶片的间隔来提供暴露的选择性图案或者均匀图案。能够利用阴影掩模组件与衬底的间隔，使用离子束的空间电荷属性来提供更好的射束的几何成形。它能够非常靠近衬底，以获得选择性掺杂和蒸镀的最好定义，或者它能够将被移动远离以获得射束的更好的均匀性（如果需要的话）。
本发明提供了用于不同离子注入能量和种类配置的晶片处理方案以使用等离子栅格注入器来剪裁太阳能电池或者半导体器件中的掺杂结分布，该等离子栅格注入器类似于以下专利申请中公开的等离子栅格注入系统：2010年6月22日提交的、名为“PLASMAGRIDIMPLANTSYSTEMFORUSEINSOLARCELLFABRICATIONS”的共同拥有的美国专利申请No.12/821053，和2009年6月23日提交的、名为“PLASMAGRIDIMPLANTSYSTEMFORUSEINSOLARCELLFABRICATIONS”的共同拥有的美国临时专利申请No.61/219379，在此通过引用将该两个美国专利申请并入本文，并且可以将其特征并入本发明中。图11图示了类似于‘053和‘379专利申请中所公开的等离子栅格注入系统的等离子栅格注入系统的一个实施例。为了剪裁所感兴趣的掺杂结分布，可以以不同的离子能量注入目标衬底1140，因为结深度是离子能量和离子种类的函数。如图11中所示的，使用不同的高压引出电极配置来使移动的衬底经受不同的离子注入能量。在该示例中，三个（或者多个）不同的高压电源被连接至三个高压电极，每个高压电极被电压分压器1190连接。掺杂结的结果是由每个离子注入能量步骤所产生的三个独立的掺杂分布的包络。这样间隔开的系列栅格组件独立地或者组合地提供了在掩模上的所期望的暴露。
该系统包括容纳第一（顶部）栅格板、第二（中间）栅格板，以及第三（底部）栅格板的腔。能够以各种不同的材料形成这些栅格板1150，该各种不同材料包括但不限于石墨、碳化硅以及钨。每个栅格板包括被配置为允许离子穿过其中的多个孔。等离子源向该腔的等离子区域1160提供等离子。该等离子区域位于第一栅格板上方。在一些实施例中，该腔的壁被配置为使用电场击退等离子区域中的离子。例如，在一些实施例中，一个或多个磁铁被耦合到该腔的壁。使用磁场将等离子推离该壁，从而维持在等离子和该腔的壁之间的间隙，并且避免任何壁的材料被溅射到等离子中。将目标衬底1140定位在栅格板1150的相对侧上。可以通过可调衬底夹持器来支撑目标衬底1140，从而允许在均匀注入位置和选择性注入位置之间调节目标衬底。
在一些实施例中，通过将DC或者脉冲电势施加到第一栅格板来使等离子的离子1170向着目标衬底1140加速。这些离子被注入到衬底1140中。通过使用相对于第一栅格板被负偏置的第二栅格板，来避免由于在衬底1140和其它材料上的离子冲击而导致的次生电子的有害影响。该负偏置的第二栅格板抑制了电子脱离衬底。在一些实施例中，第一栅格板被偏置到80kV并且第二栅格板被偏置到-2kV。然而，所预期的是，也能够采用其它的偏置电压。第三栅格板作为射束定义栅格并且优选是接地的。其被定位为与衬底表面接触或者非常靠近衬底表面以便提供最终定义的注入。如果需要选择性的注入，则该第三栅格板能够作为射束定义掩模并且提供所需要的临界对准（criticalalignment）。也可以利用无需掩模的任何形式的射束成形来替代或者补充第三栅格板，例如在下面所讨论的图13-14的脉冲射束成形的实施例。
这一栅格板组件布置使得能够使用DC或者脉冲偏置来用于离子加速，并且使返流电子最小化，该返流电子已通过限制能量范围和使得脉冲发生器/PSU成本高得惊人来妨碍等离子浸没技术。这显著简化了所需要的电源。
另外，通过将等离子形成从离子加速中去耦合，本发明允许独立的方法用于在栅格板上面形成等离子。该栅格板能够提供一定程度的射束定义。例如，能够将引出的离子束聚焦到特殊尺寸的选择性发射极应用。
在该等离子栅格注入系统中，该腔被配置为允许等离子形成和扩张。如之前所讨论的，第一栅格板位于相对于地的正电势。通过整形该被偏置的栅格板（电极）并且操控在其每个开口上形成的弯月面（meniscus）1180的形状，引出并且光学地整形离子。
穿过孔离开的离子束由于其本性而发散，这是因为等离子的典型均衡是凸起（convex）的。因为它们相同的电荷，离子彼此相斥，并且由于在等离子内的热运动它们具有随机取向的速度。因此，为控制离子的发射度和系统对离子束的接受度，仔细设计栅格板孔径以及等离子条件是必要的。发射度是射束品质（beamquality）的度量。通常，高品质的射束具有低的发射度，这意味着在传送期间最小的离子损耗。这必须与系统具体的相空间边界平衡，使得该射束在这个边界内适应或者具有好的接受度。
本发明的系统中对离子发散的控制主要是通过在它进入第一栅格板电极时，调整在等离子边界处接着发生的弯月面1180的形状来实现的。通过调整各个电极之间的电压差、开口的形状以及各个电极之间的间距、等离子的温度、使用多少等离子气体、等离子的密度以及离子种类和被引出的电流，能够控制这样的整形。对于弯月面1180的凹陷圆顶形状，第二栅格板必须具有相对于第一栅格板的负电势，并且等离子离子密度必须小于等离子边界。虽然图11示出了具有圆顶形状的弯月面1180，但是所预期的是，也能够以其它的形状的形式操控弯月面1180，该其他形状包括但不限于完全倒置的圆顶形状。弯月面1180的形状能够被用于整形所获得的离子注入射束。而，诸如图11中所示的弯月面1180的圆顶形弯月面通常将导致变窄的射束，倒置的圆顶形弯月面通常将导致扩张的射束。
图11中的系统包括三个分离的栅格组件，衬底从三个分离的栅格组件下面穿过。每个栅格组件具有施加到它的不同电压，导致不同的离子能量。在一些实施例中，如图11中所示，在邻近的栅格组件之间耦合电压分压器1190，从而降低从一个栅格组件到另一个的电压同时能够使用同一电源。这样的配置有利于衬底1140的成功注入。每个栅格组件能够促进在同一系统内并且使用同一等离子源的不同种类的注入。由于均匀的掺杂通常需要较少能量，衬底1140能够使用在右边的第一栅格组件开始对水平触点区域和垂直主栅线区域的选择性掺杂。然后，接着该阶段的是，使用到左边的下个栅格组件进行的均匀掺杂。同样，能够在变化的电压栅格组件中的每个上使用变化种类或种类的组合的不同等离子来产生不同形状、种类和类型的掺杂分布。相应地，虽然图11示出了一个共享的等离子腔和三个栅格组件中的等离子，但是在一些实施例中，等离子腔能够被分为隔离的节段，使得每个栅格组件能够具有其自己的等离子腔，例如在图15中所示的那样。
再次涉及堆叠掩模组件，它也将允许被射束冲击的掩模的更好的冷却能力。可以将冷却线夹在掩模之间并且冷却线确保在掩模之间的可重复间隔。冷却线能够被用作针对上述的应用的各个掩模的隔离。在一些实施例中，能够监测一个或多个可堆叠阴影掩模的温度。在一些实施例中，在掩模上设置冷却线或者通道以帮助冷却和调节掩模的温度。也能够预热掩模以帮助应对注入射束的热量。能够监测阴影掩模的温度并且将其维持在同一水平，被提高或者被冷却。在一些实施例中，利用硅材料形成掩模中的一个或多个，该硅材料包括但不限于碳化硅。在一些实施例中，掩模中的一个或多个包括诸如碳化硅涂层之类的硅涂层。
此外，在一些实施例中，本发明能够使用到达阴影掩模的电流作为监测注入系统性能的手段。在一些实施例中，注入系统被配置为测量通过阴影掩模的射束电流。例如，系统能够基于阴影掩模中开口（或多个开口）的面积与阴影掩模面积的比例来计算总射束中多少部分实际通过阴影掩模到达衬底。这一特征用作简单的射束电流度量工具。在一些实施例中，注入系统能够被配置为如果某一预定条件出现则基于该系统对注入的监测来做出调整。
在本发明的另一个方面，能够在旋转处理载物台中处理衬底，如图7中所示的那样。使用预抽腔（loadlockchamber）750将衬底740引入真空环境中并且以预定的载物台速度旋转衬底740以将衬底740暴露到通过阴影掩模组件700（例如之前讨论的阴影掩模组件）的高能离子源。然后使用同一预抽腔750将处理后的衬底740′移出处理真空环境，到达大气压力以用于附加处理。
类似于图1中的联机系统，在这一配置中能够处理均匀发射极（HE）或者选择性发射极（SE）或者该两者。图8图示了用于在旋转处理载物台平台中的晶片扫描的系统。旋转处理载物台平台包括阴影掩模组件805，该阴影掩模组件805包括如上所述的阴影掩模805和可调快门810。在两个均匀暴露区域830之间定位该阴影掩模组件800。
开口的图案被独特地弯曲和/或形成角度以针对晶片的旋转运动进行调整。能够遮挡这样的弧形或者楔形开口以提供以与上述的线性系统类似的暴露图案。在另外的实施例中，也能够采用停止-暴露运动以具有类似的期望效果。如上所述地，通过预抽腔将待处理的衬底引入旋转处理载物台。当移动靠近阴影掩模805时，能够将衬底暴露到高能离子以用于均匀发射极应用步骤830。当衬底被移动到阴影掩模805下时，执行选择性发射极处理，同时经由预抽来加载随后的衬底。在该特定的示例中，仅该衬底的第一半在阴影掩模805下被暴露。在这一暴露期间，通过预抽来加载随后的衬底。在一些实施例中，排序被描述如下：
TSE1=预抽加载时间
TSE2=预抽卸载时间
处理载物台的旋转速度，
其中R=处理载物台的半径，并且v=（衬底尺寸）/THE使用这个方案，如图1的联机系统那样，能够在这个配置中处理均匀发射极（HE）或者选择性发射极（SE）或者该两者。
图9A-9B图示了用于可调阴影掩模组件（例如在闭合位置900和打开位置900′的阴影掩模组件200）的楔形配置的一个实施例。该楔形配置适应晶片的旋转运动。
阴影掩模组件包括具有细长垂直开口915的垂直暴露构件910，以用于当该组件处于打开位置900′时，将衬底选择性地暴露至垂直地延伸的离子束。在打开位置900′，垂直暴露构件910的垂直壁912从水平暴露构件920偏离，从而形成细长的垂直开口915。在打开位置900′，垂直暴露构件910的垂直壁912与水平暴露构件920接触，从而阻挡细长的垂直开口915。水平暴露构件920包括用于将衬底选择性暴露至多个水平地延伸的离子束的多个水平开口925。为了适应衬底的旋转运动，在一些实施例中，离旋转点（阴影掩模组件的底部）越远，水平开口925就越长，这是因为衬底中朝向外侧的部分更快地移动，并且因此需要更长的暴露。从阴影掩模组件内侧到外侧的在长度上的逐渐增大提供了这一额外的暴露。类似地，还预期的是，细长的垂直开口915也可以是楔形，使得随着它从旋转点延伸出时，它在宽度上增大。
图10是图示了根据本发明的原理的离子注入方法1000的一个实施例的流程图。在该方法中，晶片能够在不具有垂直主栅线注入的多个水平线的选择性注入与具有垂直主栅线注入的多个水平线的选择性注入之间交替。
在步骤1010a，将可调阴影掩模组件（例如上面所讨论的那些）设置用于不具有垂直主栅线注入的多个水平线的选择性注入。在此，将该阴影掩模组件调整至细长垂直开口被阻挡的适当配置，如果其还未处于该配置的话。在步骤1020a，增大该晶片与该阴影掩模组件之间的相对速度，例如通过加速晶片的运动。在步骤1030a，在不具有任何垂直主栅线的注入的情况下将多个水平线注入到晶片上。
在步骤1010b，将该可调阴影掩模组件设置用于具有垂直主栅线注入的多个水平线的选择性注入。在此，将该阴影掩模调整至细长垂直开口被暴露的适当配置，如果可调阴影掩模组件还未处于该配置的话。在步骤1020b，减小该晶片与该阴影掩模组件之间的相对速度，例如通过减慢晶片的运动。在步骤1030b，在具有垂直主栅线的注入的情况下将多个水平线注入到晶片上。
如先前所提及的，该方法能够在具有或者不具有垂直主栅线注入的选择性水平线注入之间交替。此外，在选择性注入之前，可以在步骤1005执行均匀掺杂，或者在选择性注入之后，在步骤1035执行均匀掺杂。
本发明也提供了通过并入两个或者更多个的等离子源气体原料以产生具有明显不同的质量和/或掺杂类型的离子种类来剪裁半导体器件或者太阳能电池器件中的掺杂结分布的方法。更重质量的离子形成比更轻质量的离子的那些掺杂结分布更窄的掺杂结分布。可以利用这一特性来形成特别感兴趣的掺杂结分布，如图12中所示的那样。此外，通过调整等离子条件，能够将分子掺杂气体或者其载流子气体划分为正确比例的独立原子离子或者分子离子以在衬底内提供所期望的原子分布。本发明在同一注入系统（在一些实施例中，同一腔）内使能有效的均匀注入和选择性注入，例如在图11中所示的。在一些实施例中，均匀注入和选择性注入具有不同的结分布，并且因此具有不同的能量。例如，相比于选择性注入的结分布，均匀注入通常需要更窄的结分布。
图13图示了根据本发明的原理通过将电压施加到衬底上来对太阳能电池进行选择性注入的一个实施例的剖面图。可以使用一种局部等离子射束整形方法来在半导体衬底1310（其也具有均匀掺杂的区域1330）中形成选择性的发射极区域1330，该方法例如是下列专利申请中公开的：2010年6月22日提交的、名为“PLASMAGRIDIMPLANTSYSTEMFORUSEINSOLARCELLFABRICATIONS”的共同拥有的美国专利申请No.12/821053，以及2009年6月23日提交的、名为“PLASMAGRIDIMPLANTSYSTEMFORUSEINSOLARCELLFABRICATIONS”的共同拥有的美国临时申请No.61/219379（在此通过引用将该两个美国专利申请全部并入本文，并且可以将其特征并入本发明）。在此，可以将所需要射束脉动以及设想的背表面天线做到闭环控制中，以便选择性地将离子射束1350引导到衬底的特定区域中。在一些实施例中，可以使用额外的栅格结构（例如那些先前所讨论的）来进一步优化等离子束的形状，由此能够施加电压（负和/或正的）以实现这样的整形。所选定的区域1330与电压1340被直接施加到半导体晶片1310的背表面的区域对齐。该方法可能更适用于较薄的晶片。可替代地，可以使用对等离子的脉动和对衬底的可能定位的组合来产生高掺杂和低掺杂的区域。这些区域的叠加能够提供从低掺杂区域（适用于光转换）提到高掺杂选择性注入区域（适用于电子触点栅格线）的优化的受控的电子空穴流。能够设想，当衬底在精密控制运动下在离子束的下面移动的时候，高掺杂区域和低掺杂区域叠加。不同的区域将不具有截然不同的边界，并且掺杂水平的逐渐变化将在电荷在衬底内流动时提供优势。横向掺杂中的这样的变化性能够增强电池的工作。
图14图示了根据本发明的原理通过将电压施加到衬底来对太阳能电池进行选择性注入的另一个实施例。类似于图13中的实施例，可以使用局部等离子整形方法来在半导体衬底1410中形成选择性发射极区域1430，该衬底1410也具有均匀掺杂的区域1420。在此，能够将所需要的射束脉动以及设想的背表面天线做到闭环控制中以便选择性地将离子射束1450引导到衬底的特定区域中。在一些实施例中，可以使用额外的栅格结构（例如先前所讨论的那些）来进一步优化等离子射束的形状，由此能够施加电压（负和/或正的）以实现这样的整形。与图13的实施例相比，在此直接将电压1440施加到期望的选择性发射极区域1430之间的特定区域处的半导体晶片1410的背表面，以便形成将离子射束1450引导到选择性发射极区域1430的电场1445。
所预期的是，本发明能够被配置为提供图13的实施例或者图14的实施例。此外，所预期的是，能够将具有间隔开的电压线的平坦衬底（未示出）定位在衬底1310或者衬底1410的下面并且与衬底1310或衬底1410接触，来替代经由图13中和图14中所示的尖峰配置来施加的电压。
已经针对并入细节的特定实施例描述了本发明，以便理解本发明的操作和构造的原理。本文对特定实施例及其细节的如此参考并非旨在将所附加权利要求的范围限制到该特定实施例及其细节。显然，本领域技术人员容易明白的是，可以对选择用于例示的实施例进行其它各种修改，而不偏离由权利要求所定义的本发明的精神和范围。

Claims (24)

1.一种可调阴影掩模注入系统，包括：
离子源，其被配置为提供离子；以及
阴影掩模组件，其被配置为选择性地允许来自所述离子源的离子穿过所述阴影掩模组件以到达所述离子被注入的衬底，其中，所述阴影掩模组件被配置为在第一位置和第二位置之间调整；
其中，当所述阴影掩模组件被设置在所述第一位置时，所述阴影掩模组件使能多个平行的线的离子注入，而不使能在取向上与所述多个平行的线相交的任何线的离子注入，并且
其中，当所述阴影掩模组件被设置在所述第二位置时，所述阴影掩模组件使能多个平行的线的离子注入以及在取向上与所述多个平行的线相交的线的离子注入。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个平行线垂直于在取向上相交的所述线。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述阴影掩模组件包括：
具有平行于第一轴的多个细长开口的第一暴露区域；以及
具有平行于第二轴的细长开口的第二暴露区域，其中，所述第二轴垂直于所述第一轴；
其中，所述阴影掩模组件被配置为通过调整所述第一暴露区域和所述第二暴露区域之间的距离来在所述第一位置和所述第二位置之间调整。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述第一暴露区域包括：
具有平行于第一轴的第一组细长开口的第一遮挡掩模；以及
具有平行于所述第一轴的第二组细长开口的第二遮挡掩模，
其中，对所述第一遮挡掩模和所述第二遮挡掩模进行配置，使得所述第一组细长开口与所述第二组细长开口叠加，但偏离于所述第二组细长开口，以形成所述第一暴露区域的所述多个细长开口，所述第一暴露区域的所述多个细长开口小于在所述第一遮挡掩模的所述第一组细长开口以及所述第二遮挡掩模的所述第二组细长开口中的每一个细长开口。
5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述阴影掩模组件还包括被配置为使能从所述离子对所述衬底的全面均匀注入的均匀暴露区域。
6.根据权利要求1所述的系统，还包括：
可移动衬底夹持器，其被配置为使所述衬底经由所述离子穿过所述阴影掩模组件的路径以一定速度移动；以及
控制器，其操作性耦合至所述可移动衬底夹持器，其中，所述控制器被配置为针对所述第一位置将所述速度调整为第一水平并且针对所述第二位置将所述速度调整为第二水平。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述第二水平是比所述第一水平低的速度。
8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述可移动衬底夹持器被配置为使所述衬底经由所述离子穿过所述阴影掩模组件的路径旋转。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述阴影掩模组件包括：
具有平行于第一轴的多个细长开口的第一暴露构件，其中，所述多个细长开口越远离所述衬底旋转所围绕的旋转点，所述多个细长开口的长度就越长；以及
具有被配置在与所述第一轴相交的取向上的细长开口的第二暴露构件，其中，随着所述细长开口延伸远离所述衬底旋转所围绕的旋转点，所述细长开口变得越宽，
其中，所述阴影掩模组件被配置为通过调整所述第一暴露构件和所述第二暴露构件之间的距离来在所述第一位置和所述第二位置之间调整。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述多个细长开口是弯曲的。
11.一种离子注入的方法，包括：
使离子通过阴影掩模组件流动到衬底；
将所述阴影掩模组件调整到第一位置，其中，所述衬底被选择性地注入多个平行的线的离子，而不被注入在取向上与所述多个平行的线相交的任何线的离子；以及
将所述阴影掩模组件调整到第二位置，其中，所述衬底被选择性地注入多个平行的线的离子和在取向上与所述多个平行的线相交的线的离子。
12.根据权利要求11所述的方法，所述多个平行线垂直于在取向上相交的所述线。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述阴影掩模组件包括：
具有平行于第一轴的多个细长开口的第一暴露区域；以及
具有平行于第二轴的细长开口的第二暴露区域，其中，所述第二轴垂直于所述第一轴；
其中，所述阴影掩模组件被配置为通过调整所述第一暴露区域和所述第二暴露区域之间的距离来在所述第一位置和所述第二位置之间调整。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一暴露区域包括：
具有平行于第一轴的第一组细长开口的第一遮挡掩模；以及
具有平行于所述第一轴的第二组细长开口的第二遮挡掩模，
其中，对所述第一遮挡掩模和所述第二遮挡掩模进行配置，使得所述第一组细长开口与所述第二组细长开口叠加，但偏离于所述第二组细长开口，以形成所述第一暴露区域的所述多个细长开口，所述第一暴露区域的所述多个细长开口小于所述第一遮挡掩模的所述第一组细长开口以及所述第二遮挡掩模的所述第二组细长开口中的每一个细长开口。
15.根据权利要求13所述的方法，还包括使离子流动通过所述阴影掩模组件的均匀暴露区域，从而提供从所述离子对所述衬底的全面均匀注入。
16.根据权利要求11所述的方法，还包括：
可移动衬底夹持器使所述衬底经由所述离子穿过所述阴影掩模组件的路径以一定速度移动；以及
操作性耦合至所述可移动衬底夹持器的控制器针对所述第一位置将所述速度调整为第一水平并且针对所述第二位置将所述速度调整为第二水平。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第二水平是比所述第一水平低的速度。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述可移动衬底夹持器使所述衬底经由所述离子穿过所述阴影掩模组件的路径旋转。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述阴影掩模组件包括：
具有平行于第一轴的多个细长开口的第一暴露构件，其中，所述多个细长开口越远离所述衬底旋转所围绕的旋转点，所述多个细长开口的长度就越长；以及
具有被配置在与所述第一轴相交的取向上的细长开口的第二暴露构件，其中，随着所述细长开口延伸远离所述衬底旋转所围绕的旋转点，所述细长开口变得越宽，
其中，所述阴影掩模组件被配置为通过调整所述第一暴露构件和所述第二暴露构件之间的距离来在所述第一位置和所述第二位置之间调整。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述多个细长开口是弯曲的。
21.根据权利要求11所述的方法，其中，所述离子从离子源通过所述阴影掩模组件流动到所述衬底，所述离子源包括具有不同的质量和掺杂类型的至少两个不同离子种类。
22.根据权利要求11所述的方法，还包括将电压选择性地施加到所述衬底的与所述阴影掩模组件相对的一侧上的间隔开的区域，其中，电压的所述选择性施加促进离子的选择性注入。
23.根据权利要求11所述的方法，其中，所述阴影掩模组件是第一栅格组件的一部分，所述第一栅格组件包括第一栅格板和第二栅格板，所述第一栅格组件的每个栅格板具有被配置为允许离子穿过其中的多个孔，通过电源对所述第一栅格组件的所述第一栅格板正偏置，通过所述电源对所述第一栅格组件的所述第二栅格板负偏置，所述方法包括使所述离子流动通过所述第一栅格组件以对所述衬底进行选择性注入。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，经由电压分压器将第二栅格组件耦合至所述第一栅格组件，所述第二栅格组件包括第一栅格板和第二栅格板，所述第二栅格组件的每个栅格板具有被配置为允许离子穿过其中的多个孔，通过所述电源对所述第二栅格组件的所述第一栅格板正偏置，通过所述电源对所述第二栅格组件的所述第二栅格板负偏置，所述方法包括使所述离子流动通过所述第二栅格组件以对所述衬底进行注入。
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