CN115449770B - 一种硅基薄膜材料的生产设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种硅基薄膜材料的生产设备，属于离子注入设备技术领域。主要包括底座及设置在底座上的传输组件，放置在传输组件上的放置板，放置板上放置有基板，安装在底座上的第一伸缩杆和第二伸缩杆，安装在底座上的真空箱，真空箱内设置有隔离组件，隔离组件将上端密封区域分为上料腔、加工腔及出料腔，上料腔和出料腔的顶部安装有真空泵，上料腔和加工腔内均设置有推料组件。本申请的一种硅基薄膜材料的生产设备通过设置有真空箱和隔板，可以使得在批量生产中，对待处理的基板进行上下料时，不会影响到离子注入腔室的状态，使得离子注入的腔室始终处于真空状态，从而保证基板在离子注入时，参杂元素的均匀性。

Description

一种硅基薄膜材料的生产设备

技术领域

本申请涉及离子注入设备技术领域，具体为一种硅基薄膜材料的生产设备。

背景技术

在硅半导体材料的研究中，对硅材料进行各种掺杂是非常重要的一道工艺，过渡金属掺杂的稀磁半导体，稀土掺杂的氢化非晶硅薄膜发光材料，以及深能级掺杂的中间带半导体材料都是近年来的研究热点，而且有些领域要求的掺杂浓度较高，远远超出掺杂元素在硅中的固溶度，从而不能通过传统的扩散工艺进行掺杂，目前对非晶硅和纳米晶硅薄膜进行金属掺杂，用的比较多的是离子注入。

然而在离子注入方法中，常常由于设备中真空度不足而引起的掺杂元素在产品中分布不均，所以有必要提供一种硅基薄膜材料的生产设备来解决上述问题。

需要说明的是，本背景技术部分中公开的以上信息仅用于理解本发明构思的背景技术，并且因此，它可以包含不构成现有技术的信息。

发明内容

发明人通过研究发现：在用离子注入法批量生产参杂硅基薄膜时，注入设备的真空度是影响参杂金属在硅基薄膜上分布均匀性的重要因素，如果真空度不够，离子束在加速的过程中，会遇到一些杂散气体分子的阻挡，从而使部分离子速度降低，导致注入深度不够，相反未受阻碍的离子注入的就比较深，两部分离子不在同一层面上，注入均匀性差；

而产生真空度差的原因主要是批量注入过程中，存在产品的切换，而此过程中难以保持密封性，从而在产品的切换过程中引入的外部气体，导致注入设备中真空度不够，此问题成为本领域技术人员亟待解决的问题。

基于现有技术中存在的上述问题，本申请实施例的目的在于：提供一种硅基薄膜材料的生产设备，达到在硅基薄膜参杂的批量生产中，对待处理的基板进行上下料时，不会影响到离子注入腔室的状态，使得离子注入的腔室始终处于真空状态，从而保证基板在离子注入时，参杂元素的均匀性。

本申请解决其技术问题所采用的技术方案是：一种硅基薄膜材料的生产设备，包括底座及设置在所述底座上的传输组件，安装于所述底座上的控制箱，所述控制箱内设置有智能控制系统，放置在所述传输组件上的放置板，所述放置板上设置有隔槽，所述隔槽内放置有基板，安装在所述底座上的第一伸缩杆和第二伸缩杆，用于对所述放置板进行举升，安装在所述底座上的真空箱，所述真空箱内设置有中间板，所述中间板将所述真空箱分成上端密封区域和下端让位区域，将所述上端密封区域分为上料腔、加工腔及出料腔的隔离组件，所述上料腔和出料腔的顶部安装有真空泵，所述加工腔的顶部安装有离子发射器，所述加工腔的底部安装有高压板，所述上料腔的底部设有第一通槽，所述出料腔的底部设有第二通槽，所述上料腔和加工腔内均设置有推料组件。

进一步的，推料组件包括安装于所述上料腔内的第一挡板，所述第一挡板上安装有第四伸缩杆，安装于所述加工腔内的第三挡板，所述第三挡板上安装有第六伸缩杆。

进一步的，所述推料组件还包括安装于所述加工腔内的第二挡板，所述第二挡板上安装有第五伸缩杆。

进一步的，所述传输组件包括设置于所述底座一侧的传动部，安装于所述底座上的两处带轮，其中一处所述带轮与所述传动组件连接，所述带轮上设置有两处凸台，两处所述凸台之间安装有皮带。

进一步的，所述皮带上设置有多组圆柱，所述放置板上设置有多组圆槽，所述圆柱与所述圆槽一一对应，并滑配连接。

进一步的，所述隔离组件包括固定安装于所述真空箱的顶端的第三伸缩杆，所述第三伸缩杆的输出端安装有隔板，设置于所述真空箱的内部的滑槽，所述隔板与所述滑槽滑动配合。

一种硅基薄膜材料的生产设备的使用方法，包括以下步骤：

第一步，工作人员将基板放置在放置板上，并将放置板卡接在皮带上，然后启动智能控制系统；

第二步，当放置板到达上料区域时，第一伸缩杆和第二伸缩杆一起伸长，并带动放置板将上料腔和出料腔密封；

第三步，真空泵开启进行抽真空作业；

第四步，隔离组件打开，并利用推料组件将基板推到下一位置；

第五步，隔离组件关闭，再利用推料组件把待加工的基板从加工腔的后端推到前端；

第六步，开启离子发射器和高压板，对基板进行离子注入。

本申请的有益效果是：本申请提供的一种硅基薄膜材料的生产设备，通过设置有真空箱和隔板，可以使得在批量生产中，对待处理的基板进行上下料时，不会影响到离子注入腔室的状态，使得离子注入的腔室始终处于真空状态，从而保证基板在离子注入时，参杂元素的均匀性。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1为本申请中一种硅基薄膜材料的生产设备的整体示意图；

图2为本申请中一种硅基薄膜材料的生产设备的整体结构爆炸示意图；

图3为图2中A处局部结构示意图；

图4为图2中B处局部结构示意图；

图5为图2中C处局部结构示意图；

图6为图5中D处局部结构示意图；

其中，图中各附图标记：

1、底座；2、传动部；3、控制箱；4、带轮；5、凸台；6、真空箱；7、真空泵；8、离子发射器；9、皮带；10、隔板；11、封板；12、中间板；13、放置板；14、隔槽；15、基板；16、挡台；17、圆柱；18、第一伸缩杆；19、第二伸缩杆；20、第三伸缩杆；22、滑槽；25、第一挡板；26、第四伸缩杆；27、第二挡板；28、第五伸缩杆；29、第三挡板；30、第六伸缩杆；31、高压板；32、第一通槽；33、第二通槽；34、凹槽；35、上料腔；36、加工腔；37、出料腔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示，本申请提供了一种硅基薄膜材料的生产设备，包括底座1及轴承连接在底座1上端两侧的两处带轮4，在底座1的一侧还固定有传动部2，该传动部2与一处带轮4传动连接，用于带动该处带轮4旋转，两处带轮4的外圈上传动连接有皮带9，从而通过传动部2的作用，可以带动皮带9按照一定的方向传动；

如图1所示，两处带轮4的中部均设置有两处凸台5，该凸台5用于把皮带9限制在带轮4的中间传动；

如图3-图4所示，在皮带9的上方设置有多组挡台16，多组挡台16把皮带9划分为多个放置区域，在放置区域内均由人工摆放有放置板13，同时在皮带9上还设置有用于定位的圆柱17，并在放置板13的背部设置有与圆柱17配合的圆槽，从而在工人摆放放置板13时，可以利用圆柱17和挡台16的位置，准确快速的把放置板13摆放完毕，在放置板13的上端设置有隔槽14，隔槽14上放置有基板15，基板15为待离子注入的产品，基板15的高度方向突出放置板13的上表面，而基板15的长度与隔槽14相比较小，具体地，隔槽14的长度大于基板15长度的2倍，同时基板15的宽度小于隔槽14的宽度；

如图2-图4所示，在底座1的左右两侧均开设有凹槽34，左侧凹槽34内固定有第一伸缩杆18，右边凹槽34内固定有第二伸缩杆19，第一伸缩杆18和第二伸缩杆19均设置有两处，且对称的设置在放置板13的下端，从而通过第一伸缩杆18和第二伸缩杆19伸缩，可以带动放置板13在垂直方向上运动，且第一伸缩杆18位于左侧上料区域，用于基板15的上料，而第二伸缩杆19位于右侧出料区域，用于基板15的出料；

如图1-图2所示，在底座1的上端中间设置有离子注入组件，该离子注入组件包括固定于底座1上端的真空箱6，该真空箱6的中间设置有中间板12，该中间板12把真空箱6的分为上端密封区域和下端让位区域，其中上端密封区域用于对基板15进行离子注入，在上端密封区域的两端固定有封板11，该封板11用于对上端密封区域进行密封，而下端让位区域用于对皮带9的传输进行让位；

如图5和图6所示，在上端密封区域的上端固定有两组第三伸缩杆20，两组第三伸缩杆20的输出端均固定有隔板10，同时在上端密封区域的内部设置有两组滑槽22，隔板10与滑槽22相对应，从而两组隔板10可以在第三伸缩杆20的带动下，在滑槽22内上下滑动，两组隔板10把上端密封区域分为从左到右的三个区域，分别为上料腔35、加工腔36和出料腔37，在隔板10下落到底时，上料腔35、加工腔36和出料腔37相互密封，当隔板10上升时，上料腔35、加工腔36和出料腔37相连通；

上料腔35与上料区域相对应，而出料腔37与出料区域相对应，在上料腔35和出料腔37的顶端均固定有真空泵7，该真空泵7与上料腔35和出料腔37的内部连通，用于对两个腔室进行抽真空处理；

在上料腔35的底部设置有第一通槽32，该第一通槽32与上料区域的放置板13相对应，且放置板13的尺寸与第一通槽32的尺寸相配合，即通过第一伸缩杆18的举升，放置板13的上端可以与第一通槽32的上端齐平，并对第一通槽32进行密封；

同理，在出料腔37的底部设置有第二通槽33，该第二通槽33与出料区域的放置板13相对应，且放置板13的尺寸与第二通槽33的尺寸相配合，即通过第二伸缩杆19的举升，放置板13的上端可以与第二通槽33的上端齐平，并对第二通槽33进行密封；

在加工腔36的顶部固定有离子发射器8，该离子发射器8用于发射离子，在加工腔36的底部固定有高压板31，该高压板31用于与离子发射器8配合，对基板15进行离子注入；

在上料腔35内固定有第一挡板25，在第一挡板25上固定有第四伸缩杆26，通过第四伸缩杆26的伸长，可以把基板15从上料腔35推入加工腔36内；

在加工腔36内固定有第二挡板27，在第二挡板27上固定有第五伸缩杆28，通过第五伸缩杆28的伸长，可以把基板15从加工腔36的后端推向前端；

同时在加工腔36内还固定有第三挡板29，在第三挡板29上固定有第六伸缩杆30，通过第六伸缩杆30的伸长，可以把基板15从加工腔36推入出料腔37内；

如图1所示，在底座1上还固定有控制箱3，该控制箱3内设置有智能控制系统，该智能控制系统用于控制各部件之间的协同工作。

实施例一：

在使用时，工作人员把需要离子注入的基板15放置在放置板13的隔槽14内，如图3所示，基板15位于隔槽14的后端，然后把放置板13卡入圆柱17内，使得放置板13定位充分，随后启动智能控制系统，在传动部的带动下，皮带9从左向右传输，并带动放置板13一起运动；

当皮带9带动放置板13到达上料区域时，智能控制系统控制皮带9停止运动，此时在上料区域和出料区域之间，均放置有空的放置板13，便于后续出料时，承接基板15；

此时控制第一伸缩杆18和第二伸缩杆19一起伸长，从而把上料区域的放置板13和出料区域的放置板13一起顶起，直到分别与第一通槽32和第二通槽33的内侧齐平，在此状态下，上料腔35和出料腔37均被密封，同时在上料腔35的放置板13上，有基板15位于其隔槽14的后端；

同时真空泵7开始工作，对上料腔35和出料腔37进行抽真空操作，通过放置在上料腔35和出料腔37内的真空度测量仪的检测，当上料腔35和出料腔37内的真空度达到标准时，隔板10在第三伸缩杆20的带动下向上打开，使得上料腔35、加工腔36及出料腔37均贯通，此时真空泵7一直在工作，从而使加工腔36的真空度也达到标准的要求，由此使得加工腔36的离子注入工作区域在物料的传输过程中，不会与外界接触，从而保持真空度，同时通过真空泵7的持续作用，还可以在传输过程中对加工腔36的真空度进一步加强，节约了离子注入前的真空度处理工作；

此时第四伸缩杆26伸长，把基板15推入到加工腔36中的相应位置，当基板15到位后，第四伸缩杆26缩回，然后隔板10在第三伸缩杆20的带动下向下运动，从而加工腔36与上料腔35和出料腔37均隔离；

当隔板10下降到最低点时，第五伸缩杆28伸长，把基板15从加工腔36的后端推入到前端工作区域，然后第五伸缩杆28缩回；

此时离子发射器8和高压板31开始工作，对基板15进行离子注入工作，因为此时加工腔36中真空度达标，从而可以保证基板15上离子注入的均匀性；

在离子注入的过程中，第一伸缩杆18和第二伸缩杆19同时缩回，从而带动对应的放置板13分别下落到上料区域和出料区域，当第一伸缩杆18和第二伸缩杆19到达最底端时，传动部带动皮带9向右运动一个工位，然后停止运动，在此过程中，真空泵7停止工作；

当皮带9再次停止时，控制第一伸缩杆18和第二伸缩杆19一起伸长，从而把上料区域的放置板13和出料区域的放置板13一起顶起，直到分别与第一通槽32和第二通槽33的内侧齐平，此时真空泵7重新开始工作，并对上料腔35和出料腔37进行抽真空；

当加工腔36中的基板15离子注入完成后，打开隔板10，此时第四伸缩杆26和第六伸缩杆30一起伸长，从而把上料腔35中的基板15推入加工腔36的同时，把加工腔36中加工完成的基板15推入出料腔37中，从而实现了基板15的切换；

加工腔36中的基板15再次离子注入时，第一伸缩杆18和第二伸缩杆19同时缩回，从而带动对应的放置板13分别下落到上料区域和出料区域，此时加工完成的基板15随着放置板13进入出料区域，并由工作人员把基板15连通放置板13一起取出，从而完成加工；

在智能控制系统的作用下，实现了基板15的持续上料、切换、离子注入及出料的循环工作。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (1)

1.一种硅基薄膜材料的生产设备，其特征在于：包括：

底座(1)及设置在所述底座(1)上的传输组件；

控制箱(3)，安装于所述底座(1)上，所述控制箱(3)内设置有智能控制系统；

放置板(13)，放置在所述传输组件上，所述放置板(13)上设置有隔槽(14)，所述隔槽(14)内放置有基板(15)；

第一伸缩杆(18)和第二伸缩杆(19)，安装在所述底座(1)上，用于对所述放置板(13)进行举升；

真空箱(6)，安装在所述底座(1)上，所述真空箱(6)内设置有中间板(12)，所述中间板(12)将所述真空箱(6)分成上端密封区域和下端让位区域；

隔离组件，将所述上端密封区域分为上料腔(35)、加工腔(36)及出料腔(37)，所述上料腔(35)和出料腔(37)的顶部安装有真空泵(7)，所述加工腔(36)的顶部安装有离子发射器(8)，所述加工腔(36)的底部安装有高压板(31)，所述上料腔(35)的底部设有第一通槽(32)，所述出料腔(37)的底部设有第二通槽(33)；

所述上料腔(35)和加工腔(36)内均设置有推料组件；

所述推料组件包括：

第一挡板(25)，安装于所述上料腔(35)内，所述第一挡板(25)上安装有第四伸缩杆(26)；

第三挡板(29)，安装于所述加工腔(36)内，所述第三挡板(29)上安装有第六伸缩杆(30)；

所述推料组件还包括：

第二挡板(27)，安装于所述加工腔(36)内，所述第二挡板(27)上安装有第五伸缩杆(28)；

所述隔离组件包括：

第三伸缩杆(20)，固定安装于所述真空箱(6)的顶端，所述第三伸缩杆(20)的输出端安装有隔板(10)；

滑槽(22)，设置于所述真空箱(6)的内部；

所述隔板(10)与所述滑槽(22)滑动配合；

隔板(10)下落到底时，上料腔(35)、加工腔(36)和出料腔(37)相互密封，当隔板(10)上升时，上料腔(35)、加工腔(36)和出料腔(37)相连通；

所述传输组件包括：

传动部(2)，设置于所述底座(1)一侧；

两处带轮(4)，安装于所述底座(1)上，其中一处所述带轮(4)与所述传动部(2)连接，所述带轮(4)上设置有两处凸台(5)，两处所述凸台(5)之间安装有皮带(9)；

所述皮带(9)上设置有多组圆柱(17)，所述放置板(13)上设置有多组圆槽，所述圆柱(17)与所述圆槽一一对应，并滑配连接；

该生产设备的使用方法包括以下步骤：

第一步，工作人员将基板(15)放置在放置板(13)上，并将放置板(13)卡接在皮带(9)上，然后启动智能控制系统；

第二步，当放置板(13)到达上料区域时，第一伸缩杆(18)和第二伸缩杆(19)一起伸长，并带动放置板(13)将上料腔(35)和出料腔(37)密封；

第三步，真空泵(7)开启进行抽真空作业；

第四步，隔离组件打开，并利用推料组件将基板(15)推到下一位置；

第五步，隔离组件关闭，再利用推料组件把待加工的基板(15)从加工腔(36)的后端推到前端；

第六步，开启离子发射器(8)和高压板(31)，对基板(15)进行离子注入。