CN114512388A - 一种具有双装载模块的多离子源注入系统及注入方法 - Google Patents

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CN114512388A CN202210139078.6A CN202210139078A CN114512388A CN 114512388 A CN114512388 A CN 114512388A CN 202210139078 A CN202210139078 A CN 202210139078A CN 114512388 A CN114512388 A CN 114512388A
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Abstract

本发明提供一种具有双装载模块的多离子源注入系统及注入方法，多离子源注入系统包括依次相连接的离子束产生模块、真空注入模块、装载模块和大气传送模块；装载模块用于上载或下载玻璃基板以辅助完成玻璃基板在真空注入模块中完成离子注入；装载模块包括第一装载模块和第二装载模块，第一装载模块和第二装载模块的结构相同，均包括内侧门阀和外侧门阀。本发明的装载模块独创地设置有静电吸附载台、机械夹爪和载台升降部，构成了可升降的固持机构，与真空机械手臂、大气机械机械手臂相配合地工作，传送效果好；并且由静电吸附载台主要吸附，机械夹爪辅助夹持，玻璃基板固持效果稳定可靠。

Description

一种具有双装载模块的多离子源注入系统及注入方法
技术领域
本发明属于半导体器件制造技术领域，具体涉及一种具有双装载模块的多离子源注入系统及注入方法。
背景技术
在电子工业中，液晶显示屏中采用的TFT(薄膜晶体管)阵列基板，目前的发展趋势之一为采用金属氧化物TFT，例如IGZO(铟镓锌氧化物)薄膜制成；但纯IGZO薄膜的薄层电阻较高，其属于半导体的范围；进行离子注入后，薄层电阻可大幅降低至导体的范围，从而获得较高的电子迁移率。但所需的离子注入剂量大，例如为1015/cm2，并且采用金属氧化物技术的TFT阵列基板(表面附有金属氧化物TFT薄膜的玻璃基板，为便于描述，本发明中将其简称为玻璃基板)通常较大，例如G8.5代玻璃基板为宽2200mm、长2500mm的长方形，而目前已有的离子注入设备远小于该尺寸，例如用于硅晶圆的离子注入设备所处理的硅晶圆一般为直径300mm的圆形。用于计算束流均一性的高度称为有效高度，对于硅晶圆的离子束仅需有效高度大于300mm；而对于液晶显示行业金属氧化物TFT工艺的G8.5代玻璃基板，则离子束有效高度需要达到2200mm以上，并且要求离子的注入剂量大且密度分布均匀。
此外，离子注入所需的离子束流强度(或单位时间内射向靶片的离子数目)随着靶片面积的增加而增加，对于大面积靶片，不仅需要超高的有效高度，还需要保证足够大的束流强度，这就要求离子源装置产生极大量的离子，目前的离子注入设备只能做到有效高度为1500mm的G6代玻璃基板；而面对更大尺寸的靶片，尚未能设计生产出符合要求的设备，因此对于超大尺寸玻璃基板的离子注入已成为阻碍平板显示行业技术发展、困扰技术发展的重要技术难题。
发明内容
基于现有技术中存在的问题，本发明提供一种具有双装载模块的多离子源注入系统及注入方法。
依据本发明技术方案的第一方面，提供一种具有双装载模块的多离子源注入系统，其包括离子束产生模块、真空注入模块、装载模块和大气传送模块，离子束产生模块连接到真空注入模块，真空注入模块与装载模块相连接，装载模块与大气传送模块相连接；离子束产生模块用于产生离子束，所述离子束具备真空离子注入所需离子种类、离子浓度以及离子束高度；真空注入模块用于完成对玻璃基板进行离子注入；装载模块用于上载或下载玻璃基板以辅助完成玻璃基板在真空注入模块中完成离子注入。
其中，装载模块用于真空环境与大气环境的转换以及承载待注入或已完成注入的玻璃基板。装载模块包括密封并抽真空的腔体，装载模块的腔体链接有抽真空装置，装载模块的腔体与真空注入模块的腔体之间设置有可控制开闭的内侧门阀。
优选地，装载模块的腔体的一侧连接大气传送模块，装载模块的腔体与大气传送模块之间设置有可控制开闭的外侧门阀。
更优选地，装载模块包括第一装载模块和第二装载模块，第一装载模块和第二装载模块的结构相同，均包括内侧门阀和外侧门阀。
进一步地，第一装载模块和第二装载模块的位置分别与第一导轨和第二导轨相对应，使第一真空机械手臂能够移动进入第一装载模块，第二真空机械手臂能够移动进入第二装载模块。
更进一步地，第一装载模块和第二装载模块内均包括静电吸附载台、载台升降部以及机械夹爪。
优选地，玻璃基板吸附载台实现吸附，机械夹爪为玻璃基板的边缘提供辅助固定，二者相配合地使玻璃基板在装载模块中稳定固持。
依据本发明技术方案的第二方面，提供一种使用上述具有双装载模块的多离子源注入系统的离子注入方法，其包括以下步骤：
步骤S1，设定离子注入的初始状态：初始状态为确保具有双装载模块的多离子源注入系统处于实施离子注入的待机准备状态；第一装载模块和第二装载模块的内侧门阀和外侧门阀均为关闭状态；
步骤S2，准备待进行注入处理的玻璃基板；
步骤S3，抓取待进行注入处理的玻璃基板；
步骤S4，转移或转送待进行注入处理的玻璃基板；持有玻璃基板的真空吸附臂移动至第一装载模块上的外侧门阀前，并翻转至大致垂直或与水平面成80度至90度，使玻璃基板及真空吸附臂能够进入装载模块；
步骤S5，定位待进行注入处理的玻璃基板；
步骤S6，离子束产生和分析步骤，使用第一真空机械手臂的静电吸附臂固定部上的法拉第分析器接收到离子束，并进行离子束分析；
步骤S7，玻璃基板的离子注入步骤，沿第一导轨的方向反复移动玻璃基板进行扫描，完成玻璃基板的离子注入；
步骤S8，离子注入完成的玻璃基板的后处理步骤：将离子注入完成的玻璃基板取出，并转送放置至已完成注入的玻璃基板的玻璃基板盒中。
与现有技术相比较，本发明的具有双装载模块的多离子源注入系统及注入方法的有益技术效果如下：
1、本发明的具有双装载模块的多离子源注入系统及注入方法开创性地将多个离子源装置进行组合，通过引出电极、拓展线圈和准直线圈组得到了所需有效高度(例如2200mm以上)的平行离子束，且离子束的束流宽度较小、离子密度较高，实现了对大尺寸玻璃基板进行高剂量且均匀的离子注入的技术。
2、本发明的具有双装载模块的多离子源注入系统及注入方法通过调整离子源装置的数量，从而获得在超大有效高度的情况下离子密度更高的离子束。
3、本发明的具有双装载模块的多离子源注入系统及注入方法将真空注入模块的腔体控制在较小的尺寸，易于完成高真空的建立，确保离子注入的纯度，以及极大提升了离子注入产品的成品率。
4、本发明的具有双装载模块的多离子源注入系统及注入方法设置有两个装载模块，与真空注入模块及大气传送模块相配合地工作，离子注入工作效率高。
5、本发明的具有双装载模块的多离子源注入系统及注入方法中的真空注入模块及大气传送模块中采用的传送方式简洁且自动化程度高，实现了高工艺稳定性。
6、本发明的具有双装载模块的多离子源注入系统及注入方法中，装载模块独创地设置有静电吸附载台、机械夹爪和载台升降部，构成了可升降的固持机构，与真空机械手臂、大气机械机械手臂相配合地工作，传送效果好；并且由静电吸附载台主要吸附，机械夹爪辅助夹持，玻璃基板固持效果稳定可靠。
7、本发明的具有双装载模块的多离子源注入系统及注入方法中，使用较小单元的离子源模块，使得离子源模块维护简单、便捷；相较现有技术方案，可大幅降低保养人力工时50％以上。
8、本发明的具有双装载模块的多离子源注入系统及注入方法中，采用多个离子源的冗余设计；即使在单个离子源故障之后，也不会影响整台套设备的工作，减少了非计划停机。
9、本发明的具有双装载模块的多离子源注入系统使用多离子源设计，其跟单离子源的束流线路相比，质量分辨率更好；并且预留了发展空间，可以在将来需要时在不同离子源中植入不同种类离子。
附图说明
图1为依据本发明的具有双装载模块的多离子源注入系统的离子束产生模块原理性结构的主视图。
图2为图1所示结构的俯视图。
图3为依据本发明的具有双装载模块的多离子源注入系统的离子束产生模块的局部剖面结构示意图。
图4为依据本发明的具有双装载模块的多离子源注入系统的离子束产生模块的立体结构示意图。
图5为图4所示结构的俯视剖面结构示意图。
图6为依据本发明的具有双装载模块的多离子源注入系统的离子束产生模块、真空注入模块及装载模块部分的立体结构示意图。
图7为依据本发明的具有双装载模块的多离子源注入系统的离子束产生模块、真空注入模块及装载模块部分的内部结构示意图。
图8为依据本发明的具有双装载模块的多离子源注入系统的工作状态时的结构示意图。
图9为依据本发明的具有双装载模块的多离子源注入系统的又一实施例中的真空注入模块及装载模块部分的结构示意图。
图10为真空注入模块及装载模块部分的结构示意图。
图11为图10中装载模块部分在与真空机械手臂相配合工作时的剖视示意图。
图12为真空机械手臂局部的结构示意图。
图13为装载模块及大气机械手臂相配合工作时的结构示意图。
图14为大气机械手臂的结构示意图。
图中附图标记所指示的部件名称如下：
1、离子束产生模块；101、离子源装置；102、分析磁场单元；103、拓展线圈；104、准直线圈组；105、引出电极；106、第一门阀；107、拓展腔；108、准直腔；
2、真空注入模块；201、第一真空机械手臂；202、第二真空机械手臂；203、法拉第分析器；204、第一导轨；205、第二导轨；206、静电吸附臂固定部；207、静电吸附臂；
3、装载模块；301、第一装载模块；302、第二装载模块；303、内侧门阀；304、外侧门阀；305、静电吸附载台；306、载台升降部；307、机械夹爪；
4、大气传送模块；401、大气机械手臂；402、真空吸附臂固定部；403、真空吸附臂；404、真空吸附孔；
5、玻璃基板盒；G、玻璃基板。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅是本技术方案的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术方案的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。另外，不应当将本发明的保护范围仅仅限制至下述具体结构或部件或具体参数。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，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装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，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的具体含义。
本发明提供一种具有双装载模块的多离子源注入系统及离子注入方法，其适用于包括但不限于G8.5代的玻璃基板，并且可根据使用需求通过调整各部分的设置从而调整离子束的尺寸，从而满足G4.5代(730mm×920mm)至G10.5代(2940mm×3370mm)以至于未来可能发展出的更大尺寸的玻璃基板以及其他大面积靶片的离子注入需求。
一种具有双装载模块的多离子源注入系统，其包括离子束产生模块、真空注入模块、装载模块和大气传送模块，离子束产生模块连接到真空注入模块，真空注入模块与装载模块相连接，装载模块与大气传送模块相连接；离子束产生模块用于产生离子束，所述离子束具备真空离子注入所需离子种类、离子浓度以及离子束高度；真空注入模块用于完成对玻璃基板进行离子注入；装载模块用于上载或下载玻璃基板以辅助完成玻璃基板在真空注入模块中完成离子注入。
本发明的基本原理为：由于离子注入需要保证一定得离子注入密度，所以所需的离子束流强度(或单位时间内射向靶子的离子数目)会随着靶片的面积增加而增加。现有结构中仅由一个离子源装置产生离子束流，但一个离子源装置无法产生大面积靶片情况所需的极大量的离子。因此本发明的要点在于设置多个离子源装置及对应的引出电极，从而形成多股离子束，并通过其它模块相配合使得该多股离子束集合在一起，实现总离子束强度的增加。
装载模块用于真空环境与大气环境的转换以及承载待注入或已完成注入的玻璃基板。装载模块包括密封并抽真空的腔体，装载模块的腔体链接有抽真空装置，装载模块的腔体与真空注入模块的腔体之间设置有可控制开闭的内侧门阀。
优选地，装载模块的腔体的一侧连接大气传送模块，装载模块的腔体与大气传送模块之间设置有可控制开闭的外侧门阀。
更优选地，装载模块包括第一装载模块和第二装载模块，第一装载模块和第二装载模块的结构相同，均包括内侧门阀和外侧门阀。
进一步地，第一装载模块和第二装载模块的位置分别与第一导轨和第二导轨相对应，使第一真空机械手臂能够移动进入第一装载模块，第二真空机械手臂能够移动进入第二装载模块。
更进一步地，第一装载模块和第二装载模块内均包括静电吸附载台、载台升降部以及机械夹爪。
优选地，玻璃基板吸附载台实现吸附，机械夹爪为玻璃基板的边缘提供辅助固定，二者相配合地使玻璃基板在装载模块中稳定固持。
依据本发明技术方案的第二方面，提供一种使用上述具有双装载模块的多离子源注入系统的离子注入方法，其包括以下步骤：
步骤S1，设定离子注入的初始状态：初始状态为确保具有双装载模块的多离子源注入系统处于实施离子注入的待机准备状态；第一装载模块和第二装载模块的内侧门阀和外侧门阀均为关闭状态；
步骤S2，准备待进行注入处理的玻璃基板；
步骤S3，抓取待进行注入处理的玻璃基板；
步骤S4，转移或转送待进行注入处理的玻璃基板；持有玻璃基板的真空吸附臂移动至第一装载模块上的外侧门阀前，并翻转至大致垂直或与水平面成80度至90度，使玻璃基板及真空吸附臂能够进入装载模块；
步骤S5，定位待进行注入处理的玻璃基板；
步骤S6，离子束产生和分析步骤，使用第一真空机械手臂的静电吸附臂固定部上的法拉第分析器接收到离子束，并进行离子束分析；
步骤S7，玻璃基板的离子注入步骤，沿第一导轨的方向反复移动玻璃基板进行扫描，完成玻璃基板的离子注入；
步骤S8，离子注入完成的玻璃基板的后处理步骤：将离子注入完成的玻璃基板取出，并转送放置至已完成注入的玻璃基板的玻璃基板盒中。
下面结合附图来说明本发明的一种具有双装载模块的多离子源注入系统的详细结构。其中，大面积靶片以显示屏TFT阵列基板(玻璃基板G)为例，玻璃基板G以G8.5代玻璃基板(为宽2200mm、长2500mm的长方形)且注入时沿其长度方向进行扫描的情况为例进行说明。
如图8所示，本发明的一种具有双装载模块的多离子源注入系统，其包括离子束产生模块1、真空注入模块2、装载模块3和大气传送模块4，离子束产生模块1、真空注入模块2、装载模块3以及大气传送模块4依次相连，即离子束产生模块1连接到真空注入模块2，真空注入模块2与装载模块3相连接，装载模块3与大气传送模块4相连接。离子束产生模块1用于产生一定规格的离子束，所述一定规格的离子束具备真空离子注入所需离子种类、离子浓度(密度)以及离子束高度；真空注入模块2用于完成对玻璃基板G进行离子注入；装载模块3用于上载或下载玻璃基板G以辅助完成玻璃基板G在真空注入模块2中完成离子注入；大气传送模块用于在常压环境中传送玻璃基板G，通过大气机械手臂401将玻璃基板G自玻璃基板盒5取出或放回。真空注入模块2包括法拉第分析器203，其作用是实时显示出离子束的束流密度及形状，从而根据侦测的数据进行注入剂量控制。
具体地，请参阅图1至图3，离子束产生模块1用于产生具备所需离子种类、离子浓度(或离子密度)以及离子束高度的离子束；离子束产生模块1主要包括离子源组合装置、引出电极组合、分析磁场单元、拓展线圈组合和准直线圈组，其中离子源组合装置包括多个离子源装置，引出电极组合包括多个引出电极，拓展线圈组合包括多个拓展线圈。离子源装置101，其用于产生等离子体；引出电极105(也称为：离子束流发散引出透镜)，其用于提供引出电场，引出等离子体束；分析磁场单元102，其用于筛除等离子体束中的杂质，获得比较纯净的所需离子的离子束；拓展线圈103，其用于对离子束进行拓展拉伸，增加离子束的高度；准直线圈组104，其用于对离子束进行准直或平行拉伸，使离子束中离子的行进方向均相互平行。
下面参阅图1和图2来说明本发明中的离子束产生模块1的工作过程及原理。如图2所示，在具有双装载模块的多离子源注入系统中，起弧室中设置有多个并排设置的离子源装置101，这些离子源装置101均产生等离子体；在图3中引出电极105的电场力作用下，产生的等离子体从离子源装置101的引出缝中被引出，形成纵截面为条形的等离子体束；
产生的等离子体束运动进入分析磁场单元102中，设计如图3所示结构和形状的分析磁场单元102，使得等离子体束受到洛伦兹力的作用发生偏转，只有特定的离子才能通过分析磁场单元102，其余杂质离子或杂散离子由于受到的洛伦兹力过大或过小，会撞击、被阻挡于分析磁场单元102的内侧壁，从而使得分析磁场单元102具备筛选离子的功能，在分析磁场单元102的输出端获得比较纯净的所需离子的离子束；分析磁场单元102具有垂直端面且在垂直端面上设置有离子进入口，并于具有合适能量的离子通过离子进入口穿越分析磁场单元102；所述离子进入口具有与离子源的离子发射源点相近的扩束通道，其便于通过端面上离子进入口的离子能够沿着扩束通道前进。
分析磁场单元102将多条离子束汇聚至与其距离较远的一处，即准直线圈组104位置处；
多条离子束在行进过程中均经过拓展线圈103，拓展线圈103对离子束进行拉伸，拓展线圈103产生的四极磁场使离子束整体呈均匀地沿离子束高度方向逐渐发散，当离子束行进至准直线圈组104处时，离子束的高度为所需高度，所述所需高度大于等于玻璃基板G的宽度；
在多条离子束的汇聚处，准直线圈组104对离子束进行准直，准直线圈组104产生的磁场使离子束中各离子的行进方向偏转为相互平行。
其中，需要说明的是，由于多条离子束汇聚的位置位于较远处，位于两侧位置的两离子束之间的夹角也可控制在较小范围内，从而保证离子束直立型较佳、束流宽度较小、离子密度较大。
参阅图3至图5，提供具体的一种离子束产生模块1的结构，其包括多个(例如为五个)并排设置的离子源装置101，例如为间接加热式阴极离子源(优选I HC离子源)，离子源装置101中包括具有引出缝的起弧室等结构。离子源装置101外设置有单独的引出电极105，例如，每个离子源装置101的起弧室外均设置有一个引出电极105。如图3所示，在每个引出电极105上均设有一个控制器，用于控制引出电极105与离子源装置101的相对位置，由此获取从离子源装置101出来的最大束流强度。在多个(优选为五个)并排设置的离子源装置101外，位于等离子体束被引出的一侧，依次连接有分析磁场单元102、拓展腔107和准直腔108，分析磁场单元102、拓展腔107和准直腔108均具有真空腔体结构。拓展腔107的形状优选拓展腔107的主体形状为底面为梯形的四棱柱体，拓展腔107的腔体内固定设置有拓展线圈103，拓展线圈103优选为并排设置的多组拓展线圈，拓展线圈数量与离子源装置101相同，且拓展线圈位置与每条离子束相对应，每组拓展线圈103中仅通过一条离子束。准直腔108的形状优选为大体呈长方体或长方体，准直腔108的腔体内固定设置有准直线圈组104，准直线圈组104位于汇聚的离子束的两侧。在准直腔108后还设置有等离子体流枪，其作用为去除玻璃基板G上的充电效应，以便于消除静电放电风险。优选地，分析磁场单元102和拓展腔107之间还连接有可控制开闭的第一门阀106，第一门阀106优选采用包括气缸、门阀板结构的门阀，第一门阀106的作用为在需要时进行关闭、隔绝其两侧的腔体，方便进行离子束产生模块1保养。上述结构之间均为密封连接，以及在分析磁场单元102、拓展腔107和准直腔108中的至少一处设置有抽真空装置，例如真空泵和真空计，从而保证在工作过程中分析磁场单元102、拓展腔107和准直腔108内部形成连通的真空腔体。
如图6和图7所示，在离子束产生模块1朝向离子束行进方向的一侧，连接有真空注入模块2，例如为大体呈长方体的腔体结构。真空注入模块2中设置有真空机械手臂，其作用为固持玻璃基板G并进行移动，从而相对于离子束的扫描路径实现玻璃基板G的离子注入过程。真空机械手臂包括传动机构以及用于固持玻璃基板G的固持机构，例如图9所示实施例中，真空机械手臂仅为一个第一真空机械手臂201，其中固持机构例如采用静电吸盘实现静电吸附，或采用其他机械结构等。
请参阅图9，真空注入模块2还包括法拉第分析器203，其作用是实时显示出离子束的束流密度及形状，从而根据侦测的数据进行注入剂量控制。例如在图9所示实施例中，法拉第分析器203固定设置于真空注入模块2的腔体内侧与离子束产生模块1相对的一面上，在开始进行注入前，离子束直接入射法拉第分析器203，从而实现监测。
请参阅图8和图9，真空注入模块2的另一侧面上连接有装载模块3，装载模块3包括可密封并抽真空的腔体，装载模块3的腔体链接有抽真空装置，例如真空泵和真空计，装载模块3的腔体与真空注入模块2的腔体之间设置有可控制开闭的内侧门阀303，装载模块3的腔体的另一侧连接大气传送模块4，装载模块3的腔体与大气传送模块4之间设置有可控制开闭的外侧门阀304。装载模块3用于真空环境与大气环境的转换，以及承载待注入或已完成注入的玻璃基板G。
如图8所示，大气传送模块4具有放置部，例如为一个或多个放置台，放置部用于固定放置玻璃基板盒5。大气传送模块4中具有至少一个大气机械手臂401，用于抓取玻璃基板G并在玻璃基板盒5和装载模块3之间传送玻璃基板G。例如图8所示实施例中，大气传送模块4中设置有轨道，大气机械手臂401和轨道之间通过可控制伸缩的结构可移动地连接，从而大气机械手臂401可以沿轨道纵向移动，以及以与轨道垂直的方向伸出，伸入玻璃基板盒5或装载模块3中。
进一步地，结合图7、图10至图14，对本发明的优选实施方式进一步说明，具体如下。
如图7、图10所示，真空注入模块2的腔体内侧底部并排固定设置有第一导轨204和第二导轨205，二者均沿垂直于离子束的方向(优选扫描注入时玻璃基板G的移动方向)布置，在第一导轨204和第二导轨205上分别滑动连接有第一真空机械手臂201和第二真空机械手臂202，第一真空机械手臂201和第二真空机械手臂202之间可相互独立地运动。第一真空机械手臂201和第二真空机械手臂202采用相同结构，如图12所示，第一真空机械手臂201和第二真空机械手臂202均单独包括静电吸附臂固定部206和静电吸附臂207(为了图示简单，仅仅在图中示出一组静电吸附臂固定部206和静电吸附臂207)，静电吸附臂固定部206与其所在的导轨之间通过例如相匹配的滑块结构滑动连接，并且静电吸附臂固定部206连接有驱动装置，从而控制其在所在的导轨上移动。静电吸附臂固定部206沿垂直于离子束的方向设置多条静电吸附臂207(优选四条静电吸附臂)，多条静电吸附臂207之间相互平行且具有间隔。静电吸附臂207通过静电吸附作用实现对玻璃基板的固持，其结构例如，包括板状的底板，底板上设置有第一薄膜层，第一薄膜层上设置有至少二组电极排列。在第一薄膜层上多组电极排列之间，以及电极排列的上表面还设置有绝缘的粘接填充层，在粘接填充层上固定有第二薄膜层。绝缘的粘接填充层填平电极排列间的空隙，同时用于将第一薄膜层、第二薄膜层以及电极排列粘接固定在一起。第一薄膜层、第二薄膜层均为电介质膜，所述电介质膜优选高分子材料的膜，也可以使用陶瓷薄膜。电极排列的两端连接有外部电源。其工作原理为，外部电源对电极排列施加设定的电压，使电极排列带电，进而根据静电感应原理，靠近静电吸附臂207的第二薄膜层的玻璃基板G产生感应电偶极子和电场，从而使玻璃基板G由于正负电偶极子的吸引力牢牢吸附在静电吸附臂207上；当外部电源关闭，吸附作用随之消失。
真空机械手臂与导轨之间的连接方式例如，以第一真空机械手臂201为例，静电吸附臂固定部206的下端设置有滑块结构，第一导轨204上有相应的滑槽，二者相匹配地滑动连接。进一步地，如图12所示，法拉第分析器203固定设置于静电吸附臂固定部206朝向离子束产生模块1的一面，从而当真空机械手臂移动至装载模块3的同时，对离子束进行监测。根据设计要求，法拉第分析器203的长度大于离子束的有效高度，离子束有效高度不小于玻璃基板G的宽度。为此，用于固定安装法拉第分析器203的静电吸附臂固定部206的下端也需要低于玻璃基板G的下端；离子束产生模块1的位置、第一导轨、第二导轨的位置，以及法拉第分析器203固定的位置等均为相配合的，从而保证法拉第分析器203能够完整接收到离子束。
如图10和图11所示，装载模块3包括第一装载模块301和第二装载模块302，二者结构相同，均包括内侧门阀303和外侧门阀304。第一装载模块301和第二装载模块302的位置分别与第一导轨204和第二导轨205相对应，使第一真空机械手臂201能够移动进入第一装载模块30，第二真空机械手臂202能够移动进入第二装载模块302。第一装载模块301和第二装载模块302内均包括静电吸附载台305、载台升降部306以及机械夹爪307。
如图11和图13所示，载台升降部306例如为较大的扁平状的升降台，其结构采用现有的升降机结构即可，例如活塞伸缩式或剪叉式的升降机构等，其一面与所在的装载模块的腔体壁固定连接，另一面固定设置静电吸附载台305和机械夹爪307，使静电吸附载台305和机械夹爪307可以一同相对于装载模块后方的内壁升高或降低。
静电吸附载台305为多个条形结构，其宽度、数量及位置分布与多条静电吸附臂207之间的间隔相匹配，例如静电吸附臂207为四条，中间会有三条间隔，则静电吸附载台305亦为三条，并一一对应地位于四条静电吸附臂207之间的间隔处，且静电吸附载台305的宽度不大于对应的间隔。静电吸附载台305通过静电吸附作用实现对玻璃基板的固持，其结构例如，包括板状的底板，底板上设置有第一薄膜层，第一薄膜层上设置有至少二组电极排列。在第一薄膜层上多组电极排列之间，以及电极排列的上表面还设置有粘接填充层，在粘接填充层上固定有第二薄膜层。粘接填充层填平电极排列间的空隙，同时用于将第一薄膜层、第二薄膜层以及电极排列粘接固定在一起。第一薄膜层、第二薄膜层均为电介质膜，电介质膜优选高分子材料膜。也可以使用陶瓷介质膜。电极排列的两端连接有外部电源。其工作原理为，外部电源对电极排列施加设定的电压，使电极排列带电，进而根据静电感应原理，靠近静电吸附载台305的第二薄膜层的玻璃基板G产生感应电偶极子和电场，从而使玻璃基板G由于正负电偶极子的吸引力牢牢吸附在静电吸附载台305上；当外部电源关闭，吸附作用随之消失。
机械夹爪307优选为相对设置的二个，分别位于最上方的静电吸附载台305之上和最下方的静电吸附载台305之下，并均与相邻的静电吸附载台305相隔至少一条静电吸附臂207宽度的距离。二个机械夹爪307结构相同，采用现有技术结构即可，例如图11所示，一端为夹爪连接部，另一端为夹爪夹持部，夹爪连接部与载台升降部306固定连接，夹爪夹持部用于夹持玻璃基板G，上下两个机械夹爪307的夹爪夹持部之间的距离与玻璃基板G的宽度相匹配。夹爪夹持部包括由机械控制相对运动的两夹爪，优选地，两夹爪均为板条形，其长度与玻璃基板G的长度相仿，这样能够较为稳定低进行夹持。可以想到的是，例如由多个较小的机械夹爪并排共同夹持玻璃基板G等，能够起到辅助夹持固定效果的具体结构及设置方式均可。
需要说明的是，在本发明中，玻璃基板G的厚度很薄，大约为0.5mm至1.0mm。故为使玻璃基板G在真空机械手臂和大气机械手臂401上固持稳定，玻璃基板G的边缘与机械手臂的边缘需要较为接近，但机械手臂将玻璃基板G传送至一装载模块3后，该装载模块3中固持玻璃基板G的部分亦需要离玻璃基板G的边缘较近。因此在本优选实施方式的装载模块3中，玻璃基板G主要靠静电吸附载台305以较大的接触面积实现主要的吸附，机械夹爪307为玻璃基板G的边缘提供辅助固定，二者相配合地使玻璃基板G在装载模块3中稳定固持，不会因转换真空状态的抽气和充气过程中气体的扰动而使玻璃基板G弯曲碎裂或发生位移。
在大气传送模块4中，固定设置有一个大气机械手臂401。如图14所示，大气机械手臂401的传动部分采用多轴机械手臂；优选六轴机械手臂结构，六轴机械手臂具有六个自由度；能够满足传送和翻转玻璃基板G的使用需要，六轴机械手臂结构的末端固定连接有真空吸附臂固定部402，真空吸附臂固定部402上设置多条真空吸附臂403，多条真空吸附臂403之间相互平行且具有间隔；真空吸附臂403的宽度、数量及位置分布与多条静电吸附载台305之间的间隔相匹配，例如真空吸附臂403的宽度、数量及位置分布与静电吸附臂207的设置相同。每条真空吸附臂403上均设置有若干真空吸附孔404，所有真空吸附孔404均位于同一侧；真空吸附孔404均通过管路与抽真空设备例如真空发生器相连通，例如真空吸附臂403为中空的板状腔，其一侧壁上开设有若干贯通的真空吸附孔404，其侧壁上另一处还开设有一贯通的抽气孔，密封地连接有抽真空设备。抽真空设备开启后，真空吸附孔404内产生负气压,从而将真空吸附孔404前方的玻璃基板G牢牢吸住。
本发明优选实施方式中的具有双装载模块的多离子源注入系统整体的工作步骤如下：
步骤S1，设定离子注入的初始状态：初始状态为确保具有双装载模块的多离子源注入系统处于实施离子注入的待机准备状态。
初始状态例如为，第一装载模块301和第二装载模块302的内侧门阀303和外侧门阀304均为关闭状态，第一装载模块301和第二装载模块302优选处于粗真空状态，粗真空状态为接近于生产所需要的真空状态，例如真空度为10-1torr至10-5torr；相连通的离子束产生模块1及真空注入模块2已抽至所需的高真空度，例如为10-4torr至10-6torr，机械夹爪307均为打开状态，载台升降部306为收缩(降低)状态；
步骤S2，准备待进行注入处理的玻璃基板G：在大气传送模块4的放置部上固定放置玻璃基板盒5，其中至少有一个玻璃基板盒5中承装有待进行注入处理的玻璃基板G，至少有另一个玻璃基板盒5为空，用于承装注入处理后的玻璃基板G；
步骤S3，抓取待进行注入处理的玻璃基板G：大气机械手臂401动作，真空吸附臂403移动至玻璃基板盒5中贴近待抓取的玻璃基板G的位置，通过真空吸附孔404的抽吸，大气压使一片待抓取的玻璃基板G吸附于真空吸附臂403上，完成抓取；大气机械手臂401可以采用6轴机械手臂，也可以采用液压驱动式机械手臂、电气驱动式机械手臂、机械手臂机械手臂和机械式机械手臂；优选点位控制机械手臂和连续轨迹控制机械手臂。
步骤S4，转移或转送待进行注入处理的玻璃基板G：持有玻璃基板G的真空吸附臂403移动至第一装载模块301上的外侧门阀304前，并翻转至大致垂直(与水平面成80度至90度)，使玻璃基板G及真空吸附臂403能够进入装载模块3；其中，需要说明的是，此移动和翻转过程优选为同时完成，当然也可分为两步依次完成；其中，装载模块3通过打开外侧门阀破真空；或者装载模块3的外侧门阀为一个带有破坏真空性能的真空电磁阀，即通电时电磁阀开启抽真空吸住吸盘，断电后，电磁阀线圈上部的充气孔大气进入，破坏真空放下吸盘。
步骤S5，定位待进行注入处理的玻璃基板G，以及将装载模块抽真空，继而打开内侧门阀：从玻璃基板盒5中取出待进行注入处理的玻璃基板G，并将待进行注入处理的玻璃基板G转送定位在待离子注入位置。具体包括以下步骤：
第一装载模块301的外侧门阀304打开，持有玻璃基板G的真空吸附臂403移动至第一装载模块301内，静电吸附载台305及机械夹爪307的间隔中，并使玻璃基板G位于上下两机械夹爪307中间位置、且位置与静电吸附载台305相对应；
载台升降部306升起，静电吸附载台305和机械夹爪307随之升高，与玻璃基板G的背面相接触，静电吸附载台305通电，静电吸附载台305将玻璃基板G通过静电吸附作用吸附住，机械夹爪307动作，将玻璃基板G上下两边夹持固定；
真空吸附臂403的真空吸附孔404(相连的真空设备)停止工作，释放玻璃基板G，载台升降部306进一步升起一段距离，保证真空吸附臂403与玻璃基板G分离，并给予其足够的移动空间，然后真空吸附臂403移出第一装载模块301；
第一装载模块301的外侧门阀304关闭，与第一装载模块301相连的抽真空装置将第一装载模块301内的真空度降低至与真空注入模块2中的真空度相近，然后开启第一装载模块301的内侧门阀303；
第一真空机械手臂201移动进入第一装载模块301，静电吸附臂207穿入玻璃基板G与载台升降部306之间，静电吸附载台305及机械夹爪307的间隔中；
载台升降部306收缩，静电吸附载台305以及机械夹爪307随之降低，使其上的玻璃基板G逐渐靠近、接触静电吸附臂207；
静电吸附臂207通电，将玻璃基板G吸附住；
静电吸附载台305停止通电，机械夹爪307放开玻璃基板G；载台升降部306进一步降低一段距离，保证静电吸附载台305与玻璃基板G分离，保证玻璃基板G仅被第一真空机械手臂201的静电吸附臂207吸附，并给予静电吸附臂207足够的移动空间；
步骤S6，离子束产生和分析步骤，使用第一真空机械手臂201的静电吸附臂固定部206上的法拉第分析器203接收到离子束；
步骤S7，玻璃基板G的离子注入步骤：在通过法拉第分析器203分析离子束符合要求的情况下，第一真空机械手臂201根据剂量控制器计算结果，以相应的速度沿第一导轨204的方向反复移动玻璃基板G进行扫描，完成离子注入；
步骤S8，离子注入完成的玻璃基板G的后处理步骤：将离子注入完成的玻璃基板G取出，并转送放置至已完成注入的玻璃基板G的玻璃基板G盒5中。具体步骤以下步骤：
真空机械手臂201移动，将完成注入后玻璃基板G放回至第一装载模块301内；
载台升降部306升起，静电吸附载台305和机械夹爪307随之升高，与玻璃基板G的背面相接触，静电吸附载台305通电，静电吸附载台305将玻璃基板G通过静电吸附作用吸附住，机械夹爪307动作，将玻璃基板G上下两边夹持固定；
静电吸附臂207停止通电，释放玻璃基板G，载台升降部306进一步升起一段距离，保证静电吸附臂207与玻璃基板G分离，并给予其足够的移动空间，然后真空吸附臂403移出第一装载模块301；
第一装载模块301的内侧门阀303关闭，将第一装载模块301解除真空状态，使其中的气压接近大气传送模块4的气压，即常压，约为一个大气压；
第一装载模块301的外侧门阀304打开，大气机械手臂401动作，真空吸附臂403移动至第一装载模块301中玻璃基板G与载台升降部306之间，静电吸附载台305和机械夹爪307降低至玻璃基板G与真空吸附臂403相接触；真空吸附臂403工作，吸附住玻璃基板G；静电吸附载台305和机械夹爪307释放玻璃基板G，然后进一步降低一段距离；真空吸附臂403移出，将玻璃基板G移动至用于放置已完成注入的玻璃基板G的玻璃基板G盒5中，如此完成一片玻璃基板G的注入，并如此往复进行。
在本发明的具有双装载模块的多离子源注入系统中，优选设置两组真空机械手臂以及装载模块，其优势在于：其采用冗余和错位设计，相比仅有一组真空机械手臂以及装载模块的情况可大大提高工作效率，在大气机械手臂401将一片待注入的玻璃基板G放入第一装载模块301后，紧接着便可从玻璃基板G盒5中抓取另一片待注入的玻璃基板G，并放入第二装载模块302；第二真空机械手臂202沿第二导轨205移动，从而抓取、扫描、放回第二装载模块302中的玻璃基板G。具体过程与前述第一装载模块301和第一真空机械手臂201类似，不再赘述。即，第一真空机械手臂201和第二真空机械手臂202交替地进行扫描工作，第一装载模块301和第二装载模块302(以及大气传送模块4)相应地配合机械手臂进行玻璃基板G的装载；例如在第一机械手臂201进行扫描时，第二装载模块302在进行调整真空度的工作，从而错位配合设计明显提高工作效率。
在本发明的具有双装载模块的多离子源注入系统中，更进一步的优选设计在于，静电吸附载台305和机械夹爪307在载台升降部306的作用下进行升降，实现了快捷而稳定的玻璃基板G的转交过程；静电吸附载台305和机械夹爪307在得到玻璃基板G后会进一步升高，使玻璃基板G与其他机械手臂分离；在释放玻璃基板G后会进一步降低，使其自身与玻璃基板G分离。从而保证玻璃基板G在开始移动时仅被正确的装置所固持，避免粘片现象及其他的误碰等干扰，移动传送工序的可靠性高。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有双装载模块的多离子源注入系统，其特征在于，其包括离子束产生模块、真空注入模块、装载模块和大气传送模块，离子束产生模块连接到真空注入模块，真空注入模块与装载模块相连接，装载模块与大气传送模块相连接；离子束产生模块用于产生离子束，所述离子束具备真空离子注入所需离子种类、离子浓度以及离子束高度；真空注入模块用于完成对玻璃基板进行离子注入；装载模块用于上载或下载玻璃基板以辅助完成玻璃基板在真空注入模块中完成离子注入。
2.根据权利要求1所述的具有双装载模块的多离子源注入系统，其特征在于，装载模块用于真空环境与大气环境的转换以及承载待注入或已完成注入的玻璃基板。
3.根据权利要求2所述的具有双装载模块的多离子源注入系统，其特征在于，装载模块包括密封并抽真空的腔体，装载模块的腔体链接有抽真空装置，装载模块的腔体与真空注入模块的腔体之间设置有可控制开闭的内侧门阀。
4.根据权利要求3所述的具有双装载模块的多离子源注入系统，其特征在于，装载模块的腔体的一侧连接大气传送模块，装载模块的腔体与大气传送模块之间设置有可控制开闭的外侧门阀。
5.根据权利要求4所述的具有双装载模块的多离子源注入系统，其特征在于，装载模块包括第一装载模块和第二装载模块，第一装载模块和第二装载模块的结构相同，均包括内侧门阀和外侧门阀。
6.根据权利要求5所述的具有双装载模块的多离子源注入系统，其特征在于，第一装载模块和第二装载模块的位置分别与第一导轨和第二导轨相对应，使第一真空机械手臂能够移动进入第一装载模块，第二真空机械手臂能够移动进入第二装载模块。
7.根据权利要求4所述的具有双装载模块的多离子源注入系统，其特征在于，第一装载模块和第二装载模块内均包括静电吸附载台、载台升降部以及机械夹爪。
8.根据权利要求4或权利要求7之任一所述的具有双装载模块的多离子源注入系统，其特征在于，玻璃基板吸附载台实现吸附，机械夹爪为玻璃基板的边缘提供辅助固定，二者相配合地使玻璃基板在装载模块中稳定固持。
9.一种使用权利要求1至权利要求8之任一所述的具有双装载模块的多离子源注入系统的离子注入方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤S1，设定离子注入的初始状态：初始状态为确保具有双装载模块的多离子源注入系统处于实施离子注入的待机准备状态；第一装载模块和第二装载模块的内侧门阀和外侧门阀均为关闭状态；
步骤S2，准备待进行注入处理的玻璃基板；
步骤S3，抓取待进行注入处理的玻璃基板；
步骤S4，转移或转送待进行注入处理的玻璃基板；持有玻璃基板的真空吸附臂移动至第一装载模块上的外侧门阀前，并翻转至大致垂直或与水平面成80度至90度，使玻璃基板及真空吸附臂能够进入装载模块；
步骤S5，定位待进行注入处理的玻璃基板，以及将装载模块抽真空，继而打开内侧门阀；
步骤S6，离子束产生和分析步骤，使用第一真空机械手臂的静电吸附臂固定部上的法拉第分析器接收到离子束；
步骤S7，玻璃基板的离子注入步骤，沿第一导轨的方向反复移动玻璃基板进行扫描，完成玻璃基板的离子注入；
步骤S8，离子注入完成的玻璃基板的后处理步骤：将离子注入完成的玻璃基板取出，并转送放置至已完成注入的玻璃基板的玻璃基板盒中。
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