CN205319120U - 离子注入装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的离子注入装置，包括用于发生离子束的离子源、质量分析单元、遮挡单元和基板，质量分析单元设置于离子束发射方向上，且质量分析单元的入口与离子束相对，对射入质量分析单元进行分选，质量分析单元的侧壁上还设置有分析狭缝，离子束经过分选后射出质量分析单元；遮挡单元设置于质量分析单元上，且与分析狭缝共处于同一侧壁上，遮挡单元可紧贴侧壁移动，能够遮挡经由分析狭缝射出的离子束；基板设置于与分析狭缝相对的位置；本实用新型的离子注入装置通过在质量分析单元的分析狭缝处设置遮挡单元，来调整射出分析狭缝的离子束的宽度，从而调整射出分析狭缝的离子束剂量，从而实现了连续离子注入过程中对注入剂量进行自动调整。

Description

离子注入装置

技术领域

本实用新型涉及离子注入技术领域，尤其涉及一种离子注入装置。

背景技术

近年来，随着离子注入技术的发展，用于离子注入的基板的尺寸越来越大，这样能够实现在单次扫描周期内实现多种剂量的离子注入，从而可以满足很多的生产和实验要求，例如，可以在同一张基板上制作不同的产品。

目前的离子注入装置用于在同一张基板上制作不同产品时，所注入的离子束为带状离子束，可是，用这种带状离子束照射基板过程中，如果需要调整离子注入剂量时，只能中断当前的离子注入过程，重新设置关键参数来调整束流大小。但离子注入中断后需要重新调整束流以及记录中断位置，该种方式实现起来过程较为繁琐。

可见，现有技术无法实现连续离子注入过程中对注入剂量进行自动调整。

实用新型内容

本实用新型提供一种离子注入装置，以克服现有技术中无法实现连续离子注入过程中对注入剂量进行自动调整的技术问题。

本实用新型提供一种离子注入装置，包括用于发生离子束的离子源、质量分析单元、遮挡单元和基板，

其中，

所述质量分析单元设置于所述离子束发射方向上，且所述质量分析单元的入口与所述离子束相对，所述质量分析单元的侧壁上还设置有用于离子束射出的分析狭缝；

所述遮挡单元滑动地设置于所述质量分析单元上，且与所述分析狭缝处于同一侧壁；

所述基板设置于与所述分析狭缝相对的位置。

进一步可选地，所述质量分析单元内设置有使所述离子束偏转的磁场。

进一步可选地，所述装置还包括工艺腔室，所述基板位于所述工艺腔室内，所述工艺腔室包括入射口，所述工艺腔室的入射口与所述质量分析单元的分析狭缝相对，经分析狭缝射出的离子束由入射口进入工艺腔室到达基板，对所述基板进行离子注入。

进一步可选地，所述遮挡单元包括用于遮挡所述离子束的挡板、设置于所述挡板上用于驱动所述挡板紧贴所述侧壁移动的第一驱动单元、设置于所述挡板的朝向所述工艺腔室的面上的法拉第杯和设置于所述法拉第杯朝向所述工艺腔室的面上的法拉第冷却单元。

进一步可选地，所述法拉第杯为杯状长方体，紧密地排列于所述挡板的朝向所述工艺腔室的面上。

进一步可选地，所述基板划分为至少一个离子注入区域，所述基板的下方设置有用于放置基板的移动载台，所述移动载台还设置有第二驱动单元。

进一步可选地，所述装置还包括控制单元，所述控制单元分别与所述基板和所述遮挡单元连接。

进一步可选地，所述控制单元与所述第二驱动单元和所述第一驱动单元连接。

本实用新型的离子注入装置，包括用于发生离子束的离子源、质量分析单元、遮挡单元和基板，其中，所述质量分析单元设置于所述离子束发射方向上，且所述质量分析单元的入口与所述离子束相对，所述离子束能够射入所述质量分析单元进行分选，所述质量分析单元的侧壁上还设置有分析狭缝，使所述离子束经过分选后射出所述质量分析单元，对所述基板进行离子注入；所述遮挡单元设置于所述质量分析单元上，且与所述分析狭缝共处于同一侧壁上，并且所述遮挡单元紧贴所述侧壁移动，以遮挡经由所述分析狭缝射出的离子束，以减小射出的离子束的密度；所述基板设置于与所述分析狭缝相对的位置；本实用新型的技术方案通过在质量分析单元的分析狭缝处设置遮挡单元，来调整射出分析狭缝的离子束的宽度，从而调整射出分析狭缝的离子束剂量，从而实现了连续离子注入过程中对注入剂量进行自动调整。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的离子注入装置的俯视图；

图2为本实用新型的离子注入装置的实施例一的示意图；

图3为本实施例的离子注入装置调整离子注入剂量的示意图；

图4为本实用新型的离子注入装置的实施例二的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，为本发明的离子注入装置的俯视图，本发明的离子注入装置包括离子源11、质量分析单元12和工艺腔室13。离子源11、质量分析单元12和工艺腔室13均为竖直放置，且共同设置于同一水平面上。离子源11用于产生离子束，质量分析单元12设置于离子束发射方向上，且质量分析单元12的入口与离子束相对，使离子束能够射入质量分析单元12进行分选得到所希望的离子束，质量分析单元12的侧壁上还设置有分析狭缝14，使所希望的离子束角度发生偏转后通过分析狭缝14射出质量分析单元12；工艺腔室13设置于能够使工艺腔室13的入射口与分析狭缝14相对的位置。工艺腔室13内还设置有基板15，同样，基板15也为竖直放置，且基板15与工艺腔室13的入射口相对，以使通过入射口的离子束能够注入基板15。

图2为本实用新型的离子注入装置实施例一的示意图，如图2所示，本实施例的离子注入装置，具体可以包括离子源11、质量分析单元12、遮挡单元16和基板15。

其中，

离子源11用于发生离子束；

质量分析单元12设置于离子束发射方向上，且质量分析单元12的入口与离子束相对，使离子束能够射入质量分析单元12进行分选，质量分析单元12的侧壁上还设置有分析狭缝14，使离子束经过分选后射出质量分析单元12；

遮挡单元16设置于质量分析单元12上，且与分析狭缝14共处于同一侧壁上，并且遮挡单元16可紧贴侧壁移动，以遮挡经由分析狭缝14射出的离子束，以减小射出的离子束的宽度；

基板15设置于与分析狭缝14相对的位置。

在具体实施时，从离子源11发生的离子束包含所希望的离子种类的离子束，该离子束通过质量分析单元12设置于离子束发射的方向上，使离子束射入质量分析单元12。质量分析单元12对射入的离子束进行分选，分选出的离子束并通过分析狭缝14射出，到达基板15。在实际应用中，分析狭缝14设置在质量分析单元12的一个侧壁上，为达到遮挡离子束的效果，遮挡单元16也应当设置于与分析狭缝14所处的侧壁上。当需要调整离子束的剂量时，遮挡单元16紧贴该侧壁移动，遮挡住部分分析狭缝14射出的离子束，使离子束射到遮挡单元16上，从而减少了射出离子束的剂量。如图3所示，为本实施例的离子注入装置调整离子注入剂量的示意图。

本实用新型的离子注入装置通过在质量分析单元12的分析狭缝14处设置遮挡单元16，来调整射出分析狭缝14的离子束的密度，从而调整射出分析狭缝14的离子束剂量，从而实现了连续离子注入过程中不需要更改其他参数，只需要调整遮挡单元16移动的距离，即可实现对注入剂量进行调整。

图4为本实用新型的离子注入装置的实施例二的示意图，本实施例的离子注入装置在上述实施例一的基础上，进一步更加详细地介绍本实用新型的技术方案。如图4所示，本实施例的离子注入装置，进一步可以包括：

质量分析单元12内设置有磁场，使所希望的离子束在磁场的作用下偏转预设角度，并通过分析狭缝14发射出来。

在具体实施时，质量分析单元12具体可以采用质量分析仪或质量筛选仪，以质量分析仪为例，在质量分析仪中设置有磁场，使包含了所希望的离子束在磁场的作用下偏转一定的角度，由于不同的离子的偏转角度是不同的，因此可以分选出所希望的离子束。根据希望的离子束的偏转角度可以确定质量分析仪上的分析狭缝14的位置。

进一步可选地，本实施例的离子注入装置还包括工艺腔室13，工艺腔室13设置于质量分析单元12相对的位置，使工艺腔室13的入射口与质量分析单元12的分析狭缝14相对。

在具体实施时，本实施例的离子注入装置还包括工艺腔室13，以接收经由分析狭缝14射出的离子束，工艺腔室13应设置允许离子束通过的入射口，且入射口与分析狭缝14相对。

进一步可选地，遮挡单元16包括挡板、第一驱动单元、法拉第杯和冷却单元，

其中，

挡板用于遮挡离子束，以调整离子束的剂量；

第一驱动单元设置于挡板上，用于驱动挡板紧贴侧壁移动；

法拉第杯，设置于挡板的朝向工艺腔室13的面上，用于监测挡板所遮挡的离子剂量；

冷却单元，设置于法拉第杯朝向工艺腔室13的面上，用于降低离子束碰撞到挡板时产生的温度。

在具体实施时，当需要调整离子束的剂量时，第一驱动单元驱动挡板紧贴质量分析单元12的侧壁移动，以遮挡部分离子束。

本领域技术人员应该可以知道利用法拉第杯检测离子束的剂量为常用的技术手段，本实施例中，在挡板的背面，也就是朝向工艺腔室13的面上设置有法拉第杯，以监测挡板所遮挡的离子剂量，优选的，法拉第杯设置为杯状长方体，将法拉第杯设计为长方使可以使法拉第杯更紧密地排列于挡板的朝向工艺腔室13的面上，不留空隙，而且排布得更加均匀，所监测的离子束剂量也更加精确。法拉第杯的数量可以根据挡板的长度确定。

另外，离子束的发射速度非常高，挡板在遮挡离子束时，离子束中的离子碰撞到挡板会产生很大的热量，使挡板温度迅速升高，容易造成器件损坏，因此本实施例的遮挡单元16还设置了冷却单元，冷却单元具体由冷水管组成，可以设置两根或两根以上的冷水管，排布于挡板上，或者说是排布于法拉第杯上。

本实施例中挡板的主要材料为碳元素，不包含金属，因此当离子束碰撞挡板时，不会产生金属杂质颗料，从而减少离子注入过程中的杂质的产生。

进一步可选地，工艺腔室13内设置有基板15，基板15与工艺腔室13的入射口相对，接收由入射口射入的离子束。

本实施例的所采用的基板15为玻璃基板，该玻璃基板的位置与工艺腔室13的位置相对，能够接收到由入射口射入的离子束，以对玻璃基板进行离子注入。

进一步可选地，基板15划分为至少一个离子注入区域，基板15的下方还设置有能够放置基板15的移动载台(图4中未示出)，移动载台还设置有第二驱动单元，用于当离子束完成基板15的当前离子注入区域的注入时，驱动移动载台以带动基板15移动，进行下一离子注入区域的注入。

在具体实施时，玻璃基板可以划分为多个离子注入区域，对当前区域进行离子注入时，基板15的当前区域与工艺腔室13的入射口相对，当完成当前区域的离子注入后，移动玻璃基板，使玻璃基板的下一区域与工艺腔室13的入射口相对，从而实现在一道工序中完成了多个器件的制作。在实际应用中，基板15的下方还设置有能够放置基板15的移动载台，移动载台还设置有第二驱动单元。当完成基板15的当前离子注入区域的注入时，第二驱动单元驱动移动载台以带动基板15移动，进行下一离子注入区域的注入。

进一步可选地，本实施例的离子注入装置还包括控制单元，控制单元分别与基板15和遮挡单元连接，具体是与基板15的第二驱动单元和遮挡单元的第一驱动单元连接，控制单元用于根据原始离子束的束流大小，以及当前挡板所遮挡的离子束剂量，控制遮挡单元的第一驱动单元，使挡板沿侧壁同一平面上水平移动，以调整射出分析狭缝14的离子束剂量。

在具体实施时，遮挡单元上设置的法拉第杯监测挡板在对基板15的当前区域进行离子注入时所遮挡的离子束剂量，根据离子束原始剂量和挡板在对基板15的当前区域进行离子注入时所遮挡的离子束剂量和对基板15的下一注入区域进行离子注入的剂量，确定对基板15的下一注入区域离子注入时挡板移动的距离。下面举例说明确定挡板移动距离的具体方法，以基板15分成A和B两个区域为例，原始的离子束全部剂量为I₀t/qS，其中，I₀表示束流，t表示扫描时间，q表示电荷，S表示注入面积。在离子束扫描A区域时，法拉第杯检测出挡板所遮挡的离子束的束流为I₁，则对A区域注入的离子束的束流为I_A＝I₀-I₁。对A区域注入的离子束剂量是预先设定的，根据剂量公式I_At/qS可知，可计算出对A区域注入离子束的注入面积S_A,再根据分析狭缝14的尺寸和挡板的尺寸计算出挡板需要移动距离，控制单元向第一驱动单元发送移动指令，第一驱动单元驱动挡板移动到合适的位置。同理，当基板15移动使离子束扫描B区域时，法拉第杯检测出挡板所遮挡的离子束的束流为I₂，则对B区域注入的离子束的束流为I_B＝I_A-I₂。根据预先设定在B区域注入的离子束剂量，根据公式I_Bt/qS，可以计算出B区域离子束的注入面积S_B，再根据分析狭缝14的尺寸和挡板的尺寸计算出挡板需要移动距离。本实施例仅需调整挡板移动的距离，而不需要改变离子注入装置的其他工艺参数，例如，灯丝电流、电弧电压、气流等。

本实施例的离子注入装置，在离子注入的同时监测离子束注入的剂量，以根据当前注入离子束的剂量和对基板15的下一区域的离子束注入剂量确定挡板所移动的距离，从而实现了在连续进行离子注入的过程中，仅需要调整挡板移动的距离，不需要改变离子注入装置的其他工艺参数就可以对离子注入进行剂量调整。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种离子注入装置，其特征在于，包括用于发生离子束的离子源、质量分析单元、遮挡单元和基板，其中，

所述质量分析单元设置于所述离子束发射方向上，且所述质量分析单元的入口与所述离子束相对，所述质量分析单元的侧壁上还设置有用于离子束射出的分析狭缝；

所述遮挡单元滑动地设置于所述质量分析单元上，且与所述分析狭缝处于同一侧壁；

所述基板设置于与所述分析狭缝相对的位置。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述质量分析单元内设置有使所述离子束偏转的磁场。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括工艺腔室，所述基板位于所述工艺腔室内，所述工艺腔室包括入射口，所述工艺腔室的入射口与所述质量分析单元的分析狭缝相对，经分析狭缝射出的离子束由入射口进入工艺腔室到达基板，对所述基板进行离子注入。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述遮挡单元包括用于遮挡所述离子束的挡板、设置于所述挡板上用于驱动所述挡板紧贴所述侧壁移动的第一驱动单元、设置于所述挡板的朝向所述工艺腔室的面上的法拉第杯和设置于所述法拉第杯朝向所述工艺腔室的面上的法拉第冷却单元。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述法拉第杯为杯状长方体，紧密地排列于所述挡板的朝向所述工艺腔室的面上。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述基板划分为至少一个离子注入区域，所述基板的下方设置有用于放置基板的移动载台，所述移动载台还设置有第二驱动单元。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括控制单元，所述控制单元分别与所述基板和所述遮挡单元连接。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制单元与所述第二驱动单元和所述第一驱动单元连接。