具有挡廉组件的离子源的制作方法
具有挡廉组件的离子源的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开内容有关于一种离子源，且特别是有关于一种具有挡帘组件的离子源。
【背景技术】
[0002]传统离子源包括具有一个提取孔(extract1n aperture)的提取板。离子从提取孔提取出来而成为界定明确的离子束。提取孔可呈狭缝状以提取细长的(elongated)离子束，此离子束通常称为带状束(ribbon beam)。提取孔可呈圆形以提取大致呈圆型的离子束，此离子束通常称为点状束(spot beam)。许多离子植入应用是以离子束来处理工件的整个前表面，其中光阻(photoresist)界定工件的待处理区域。在其他未使用光阻的离子植入应用中，则期望在工件上形成二维图案工件。在一实例中，工件可为太阳能电池，例如是期望形成掺杂区域的交错(interlaced)图案的选择性发射极太阳能电池(selectiveemitter solar cell)。这些掺杂区域位于完成的选择性发射极太阳能电池上的接触点(contact)下方，以减少接触电阻，并从而提高选择性发射极太阳能电池的整体效率(光转换为电能的百分比)。
[0003]为了建立二维图案，可将多个离子源安装于组件线(assembly line)中，其中各离子源具有单一开口，因此可经过各离子源连续扫描工件。在一实例中，三个分开的且各自具有不同的提取孔的离子源是必要的。经过第一离子源扫描工件以建立一特定掺杂图案，随后经过第二离子源扫描以建立另一特定掺杂图案，并于最后经过第三离子源扫描以建立又另一特定掺杂图案，这些特定掺杂图案共同建立所需的二维图案。此传统布局(arrangement)的缺点是，其需要多种离子源以及各离子源所附带的费用与维护。另一个缺点是，其在组件区域中占去额外空间，而此组件区域很占地板空间。
[0004]因此，在本技术领域中需要可克服上述不足处与缺点的离子源以及离子植入机。
【发明内容】
[0005]根据本公开内容的一方面，提供一种离子源。离子源包括界定电弧室的电弧室外壳，电弧室外壳在固定位置上具有提取板，提取板界定多个提取孔。离子源还包括挡帘组件，挡帘组件安装于电弧室外侧的靠近提取板处。挡帘组件经配置以于一时间间隔期间阻挡所述多个提取孔中的一者的至少一部分。
[0006]根据本公开内容的另一方面，提供一种离子植入机。离子植入机包括离子源、挡帘组件以及处理室。离子源具有界定电弧室的电弧室外壳，电弧室外壳在固定位置上具有提取板，提取板界定多个提取孔。挡帘组件安装于电弧室外侧的靠近提取板处。挡帘组件经配置以于一时间间隔期间阻挡所述多个提取孔中一者的至少一部分。处理室具有工件保持器，且工件保持器经配置以保持工件并相对于自所述多个提取孔中的一者的所述至少一部分提取的离子束移动工件，以于工件上建立二维离子植入图案，且工件保持器在挡帘组件的下游并与挡帘组件间隔一距离。
【附图说明】
[0007]图1是符合本公开内容的离子源的立体分解图。
[0008]图2是符合本公开内容的离子植入机的剖面图。
[0009]图3是另一具有通用挡帘板的离子植入机的剖面图。
[0010]图4是图3的通用挡帘板的前视图。
[0011]图5A至图5C是另一实施例的在不同位置具有三个挡帘的离子源的前视图。
[0012]图6是可用符合本公开内容的离子植入机产生的二维离子植入图案的示意图。
【具体实施方式】
[0013]为使本公开内容能更容易理解，可参考所附图式，其中相似的元件使用相似的元件符号。
[0014]下文将参照所附图式更充分描述本发明并示出本发明的实施例。然而，本发明可以用许多不同形式体现而不应被理解为限于本文所阐述的实施例。相反地，提供这些实施例以使本公开内容更加完善且完整，并向所属领域的技术人员充分传达本发明的范围。在图式中，相似的符号表示相似的元件。
[0015]图1示出符合本公开内容的离子源100的立体分解图。离子源100包括具有提取板106的电弧室外壳103。电弧室外壳103界定电弧室108 (如图2更清楚所示)。提取板106界定多个提取孔。在图1的实施例中，提取板106界定第一提取孔110、第二提取孔112以及第三提取孔114。第一提取孔110与第三提取孔114呈狭缝状，且为了清楚说明，第一提取孔110与第三提取孔114各具有夸大的宽度。在一实施例中，第一提取孔110与第三提取孔114可具有约160毫米的长度与约2毫米的宽度。第三提取孔114可相较于第一提取孔110沿着长维度(dimens1n)方向偏离一距离(Yl)。第二提取孔112可包括两个开孔(opening) 115、116，开孔115、116的长维度垂直于第一提取孔110与第三提取孔114的长维度。虽然将三个提取孔110、112、114示出成特定形状，在其他实施例中可具有两个或更多个相似形状或不同形状(例如圆形、椭圆形)的提取孔并彼此相对地安装。
[0016]离子源100还包括安装于电弧室108外侧的挡帘组件141。挡帘组件141经配置以于一时间间隔期间阻挡多个提取孔110、112、114中的一者的至少一部分。挡帘组件141可包括第一挡帘140、第二挡帘142以及第三挡帘144，为了清楚说明，在分解图中将其以虚线表示。各挡帘140、142、144可以能阻挡离子束的材料(例如石墨或硅涂层铝(siliconcoated aluminum))制成，否则离子束将自相关联的提取孔110、112、114被提取。可将各挡帘140、142、144安装于尽量靠近提取板106但还能使挡帘140、142、144移动之处。在一实施例中，各挡帘140、142、144可安装于提取板的I毫米内。当挡帘140、142、144位于靠近的位置时，铰链结构(hinge mechanism)可允许挡帘140、142、144近距离接触提取板106，但在其他时间挡帘140、142、144也能移动远离提取提取孔110、112、114。
[0017]可独立控制各挡帘140、142、144，以控制自相关联的提取孔110、112、114提取离子束，从而取决于在特定的时间阻挡提取孔110、112、114之中何者或其之中何部分，而能建立各种离子束提取图案。第一制动器(actuator) 152可控制第一挡帘140的移动，第二制动器154可控制第二挡帘142的移动，且第三制动器156可控制第三挡帘144的移动。各制动器152、154、156可为具有马达、齿轮组(gear train)与链结的机电式制动器，以用所需方式来控制各挡帘140、142、144的移动。各制动器152、154、156可回应于来自控制器150的控制信号。
[0018]控制器150可为或可包括可编程来执行所需的输入/输出功能的通用电脑或通用电脑的网络。控制器150还可包括其他电子电路或元件，例如特定用途集成电路(applicat1n specific integrated circuits)、其他硬件连接(hardwired)或可编程电子装置、分立元件电路(discrete element circuit)等。控制器150还可包括通讯装置、资料存储装置及软件。控制器150可接收来自各种系统与元件的输入信号来判断一或更多系统与元件的状态并控制之。举例来说，控制器150通过控制制动器152、154、156而可独立控制各挡帘140、142、144的位置。控制器150还可控制许多其他系统与元件。
[0019]于操作时，将掺杂气体(dopant gas)输入电弧室108中以离子化。掺杂气体的一实例为三氟化硼(BF3)。通过离子化掺杂气体而在电弧室108中建立电浆。离子源100可以是任何种类的离子源，例如是具有RF产生器与天线的射频源(RF source)来产生电浆；或是间接加热阴极(indirectly heated cathode)离子源，其中自安装于电弧室108中的阴极发射出热离子电子(therm1nic electrons)来产生电楽。通过已知的偏压(biasing)技术，可从一个或更多个提取孔110、112、114将来自电浆的离子提取成为界定明确的离子束。挡帘组件401可安装一个或更多个挡帘140、142、144来阻挡离子束的整体或部分，否则提取孔110、112、114会提取出离子束。工件(例如太阳能电池)可安装于工件平面160上，工件平面160在提取板106的下游且有一距离(在一实例中，例如约I公分)。可沿着工件平面以不同方向扫描工件来建立所需的二维植入图案。
[0020]图2不出符合本公开内容的尚子植入机200的剖面图。尚子植入机200包括符合图1的离子源100，因此相似的部分以相似的符号标示。离子植入机200还包括具有工件保持器232的处理室230，工件保持器232经配置以保持一个或更多个工件240、242，并将工件240、242相对于提取孔110、112、114移动。绝缘体222使电弧室外壳103与处理室230电性绝缘。提取板106可用例如绝缘体或半导体的材料制成，以变更电浆202与靠近提取孔的电浆鞘间的边界252的形状，从而控制所提取的离子束的入射角与聚焦。
[0021]于操作时，将掺杂气体输入电弧室108中离子化并产生电浆202。偏压电源供应器256可于工件240与电弧室外壳103之间提供偏压信号以建立电场，此电场用来提取来自电浆202的离子而成为界定明确的离子束。偏压信号可为具有脉冲ON时间期与脉冲OFF时间期的脉冲信号，以使电弧室外壳103相对于工件240受到偏压。在图2的实施例中，将偏压信号施加至工件，且偏压信号可为负脉冲DC信号以吸引正电离子。在其他情况下，电弧室外壳103可受偏压，而工件240为接地。在任何一种情况下，如图2所示，于时间间隔期间，从第一提取孔110提取聚焦的离子束260，而其他提取孔112、114则受到相关联的挡帘142、144的阻挡。可改变选择用于提取板106的材料、第一提取孔110的开口大小、电浆202的操作参数以及工件平面160与提取板106的距离来影响聚焦的离子束260的聚焦和植入角度(implant angle)。在一实例中，提取孔110、114可呈长度约160毫米与宽度约2毫米的狭缝状。可调整参数，以使在工件的植入区域的宽度能减少至约100微米。工件保持器232可以一个或更多个方向来移动工件240、242，使工件240、242通过聚焦的离子束260。通过独立控制挡帘140、142、144的位置，挡帘组件241可控制提取孔110、112、114之中何者或其之中何部分发射离子束。
[0022]至于图3结合图4，挡帘组件341可经配置为单一通用挡帘板302，而非如上述详细说明的多个可单独控制的挡帘140、142、144。如更清楚地示于图4中，通用挡帘板302界定挡帘开口 304。由控制器150控制的制动器 306可控制通用挡帘板相对于提取板106与提取孔110、112、114的位置。可将挡帘开口 304依照大小来安装，以允许于第一时间间隔期间从第一提取孔110提取第一离子束360，而通用挡帘板302阻挡其他提取孔112、114。可重新定位挡帘开口 304，以允许从第二提取孔112提取第二离子束而阻挡第一提取孔110与第三提取孔114。最后，可定位安装挡帘开口 302，以允许从第三提取孔114提取第三离子束而阻挡第一提取孔110与第二提取孔112。
[0023]图5A至图5C示出提取板106与三个在不同位置的三个分开的挡帘540、542、544的前视图。在图5A中，挡帘544具有臂(arm)545来帮助连接至相关联的制动器。将挡帘544水平移至左侧以暴露下方的提取孔514。其他两个挡帘542、544则处于阻挡下方相关联的提取孔的位置。因此，在图5A的位置，离子束会从提取孔514而非从任何其他提取孔被提取出来。
[0024]图5B示出挡帘544返回其阻挡位置，而中央挡帘542则在垂直方向上移动，以允许暴露出两个下方的圆形提取孔550、552。中央挡帘542可具有把手(handle) 543来帮助连接至相关联的制动器。可从这些提取孔550、552提取出离子束，而阻挡其他出口。最后，图5C示出又另一位置，其中挡帘544、542在阻挡位置，而最右侧的挡帘540则相较于其在图5B中的位置水平移至右侧，以暴露出下方的狭缝状提取孔510。最右侧的挡帘540可具有把手541来帮助连接至相连的制动器。
[0025]图6示出一例示性的二维离子植入图案600，二维离子植入图案600可通过符合本公开内容的离子源与离子植入机来产生。示出有以离子束行进方向往上游看的提取板106的正视图。提取板106具有三个分开的提取孔区域602、604、606。为方便说明提取孔区域602、604、606而未示出挡帘组件。将待植入的太阳能电池610示出于位置A，而将已完成的具有所需的二维植入图案600的太阳能电池示出于位置B。可通过工件保持器630夹住并支撑太阳能电池。工件保持器630可为静电吸盘(electrostatic chuck)以用静电力夹住工件，或可为机械式夹具(mechanical clamp)以用机械力来夹住工件。线性马达座(linear motor stage) 632可支撑工件保持器630，并帮助以箭头633的方向来回扫描太阳能电池610，使太阳能电池610通过从提取孔区域602、604、606中的一者的一部分提取出的离子束或从一个或更多个整个提取孔区域602、604、606提取出的离子束。线性马达座632可静止于承载表面634上。
[0026]于操作时，为了建立二维离子植入图案600，可将太阳能电池610移至左侧，其中开口区域604、606受到符合本公开内容的挡帘组件的遮挡而暴露出开口区域602。自离子源输出的离子束可被脉冲式开启与脉冲式关闭，且相对于开口区域602对应到太阳能电池610的扫描位置，以植入彼此隔开预定距离的垂直线615的第一图案。随后可逆转扫描方向并驱动太阳能电池610回到右侧，通过从第二提取区域604或其一部分提取出的离子束而阻挡其他提取区域602、606，以产生水平线植入图案613。举例而言，首先将太阳能电池610移回到右侧，阻挡第二开口区域604的上开口 620而暴露下开口 621，随后扰动上开口620并暴露下开口 621，最后上开口 620受阻挡且开口 621暴露出来以建立水平线植入图案613。最后，可再度驱动太阳能电池604回到左侧，且可从第三提取区域606输出离子束而阻挡其他两个提取区域602、604。自第三提取区域606的离子源输出的离子束可被脉冲式开启与脉冲式关闭，且相对于开口区域606对应到太阳能电池610的扫描位置，以植入彼此隔开预定距离且与垂直线615的第一图案交错的垂直线617的第三图案。除了来回移动通过提取孔区域602、604、606之外，也可仅以一个方向使太阳能电池610通过具有多个挡帘的挡帘组件，其中这些挡帘相对于提取孔区域602、604、606对应到太阳能电池610的扫描位置。透过此方式，可通过一次通过就建立出二维离子植入图案600。太阳能电池610可为选择性发射极太阳能电池。可使选择性发射极太阳能电池的接触区域位于植入区域上方，以减少接触电阻，并从而提高选择性发射极太阳能电池的整体效率。
[0027]基于上述，提供一种具有挡帘组件的离子源，挡帘组件安装于电弧室外侧的靠近提取板处，以于一时间间隔期间阻挡多个提取孔中一者的至少一部分。还提供一种具有符合公开内容的离子源的离子植入机。当将工件扫描经过不同提取孔时，通过控制挡帘组件，可仅使用一种离子源来建立各种二维离子植入图案。可避免使用多种离子源及与离子源相关的费用与维护。此外，此离子植入机的实体尺寸远小于使用多种离子源的离子植入机的实体尺寸。再者，挡帘组件使提取板能够保持固定于电弧室外壳。移动提取板会影响离子源中的电浆，且极为精确的公差使得在对齐任何可移动提取板的同时，其难以不对从其提取出的离子束特性造成不利的影响。
[0028]本公开内容不局限于本文所描述的具体实施例的范围，事实上，除了本文所述之夕卜，所属技术领域具有通常知识者从前面的描述和所附图式将显而易见其他各种实施例和本公开内容的修改。因此，此其他实施例与修改都将落入本公开内容的范围内。此外，虽然本文将本公开内容描述成为了特定用途而在特定环境中的特定实现方式，所属技术领域具有通常知识者将认识到其实用性并不限于此，本公开内容可在任意数目的环境中为了任意数量的目的而有利地实施。
【主权项】
1.一种离子源，其特征在于包括: 电弧室外壳，界定电弧室，所述电弧室外壳在固定位置上具有提取板，所述提取板界定多个提取孔；以及 挡帘组件，被安装于所述电弧室外侧的靠近所述提取板处，所述挡帘组件被配置以于一时间间隔期间阻挡所述多个提取孔中的一者的至少一部分。2.根据权利要求1所述的离子源，其特征在于所述挡帘组件包括多个挡帘，所述多个挡帘中的每一个被配置以控制来自所述多个提取孔中的相关联的提取孔的离子束的提取。3.根据权利要求2所述的离子源，其特征在于所述挡帘组件包括:第一挡帘，被配置以控制来自所述多个提取孔中的第一提取孔的第一离子束的提取；第二挡帘，被配置以控制来自所述多个提取孔的第二提取孔中的第二离子束的提取；以及第三挡帘，被配置以控制来自所述多个提取孔的第三提取孔中的第三离子束的提取，其中所述第一挡帘、所述第二挡帘以及所述第三挡帘中的每一个为可受独立控制且安装于所述提取板的I毫米内。4.根据权利要求3所述的离子源，其特征在于所述第一挡帘被安装以能够于第一时间间隔期间自所述第一提取孔提取所述第一离子束，而所述第二挡帘被安装以于所述第一时间间隔期间阻挡所述第二离子束整体且所述第三挡帘被安装以于所述第一时间间隔期间阻挡所述第三离子束整体。5.根据权利要求1所述的离子源，其特征在于所述挡帘组件包括单一通用挡帘板，界定挡帘开口 ；以及制动器，被配置以将所述单一通用挡帘板相对于所述提取板移动至第一位置，以能够于第一时间间隔期间自所述多个开口中的第一提取孔提取第一离子束而阻挡其余的所述多个提取孔。6.根据权利要求5所述的离子源，其特征在于所述制动器更被配置以将所述单一通用挡帘板相对于所述提取板移动至第二位置，以能够于第二时间间隔期间自所述多个开口中的第二提取孔提取第二离子束而阻挡其余的所述多个提取孔。7.根据权利要求6所述的离子源，其特征在于所述制动器更被配置以将所述单一通用挡帘板相对于所述提取板移动至第三位置，以能够于第三时间间隔期间自所述多个开口中的第三提取孔提取第三离子束而阻挡其余的所述多个提取孔。8.一种离子植入机，其特征在于包括: 离子源，具有界定电弧室的电弧室外壳，所述电弧室外壳在固定位置上具有提取板，所述提取板界定多个提取孔； 挡帘组件，被安装于电弧室外侧的靠近所述提取板处，所述挡帘组件被配置以于一时间间隔期间阻挡所述多个提取孔中的一者的至少一部分；以及 处理室，具有工件保持器，且所述工件保持器被配置以保持工件并将所述工件相对于自所述多个提取孔的所述一者的所述至少一部分提取的离子束移动，以于所述工件上建立二维离子植入图案，所述工件保持器在所述挡帘组件的下游并与所述挡帘组件间隔一距离。9.根据权利要求8所述的离子植入机，其特征在于所述工件包括选择性发射极太阳能电池。10.根据权利要求8所述的离子植入机，其特征在于所述挡帘组件包括多个挡帘，所述多个挡帘中的每一个被配置以控制来自所述多个提取孔中的相关联的提取孔的离子束的提取。11.根据权利要求10所述的离子植入机，其特征在于所述挡帘组件包括:第一挡帘，被配置以控制来自所述多个提取孔中的第一提取孔的第一离子束的提取；第二挡帘，被配置以控制来自所述多个提取孔中的第二提取孔的第二离子束的提取；以及第三挡帘，被配置以控制来自所述多个提取孔中的第三提取孔的第三离子束的提取，其中所述第一挡帘、所述第二挡帘以及所述第三挡帘中的每一个为可受独立控制且安装于所述提取板的I毫米内。12.根据权利要求8所述的离子植入机，其特征在于所述挡帘组件包括单一通用挡帘板，界定挡帘开口 ；以及制动器，被配置以将所述单一通用挡帘板相对于所述提取板移动至第一位置，以能够于第一时间间隔期间自所述多个开口中的第一提取孔提取第一离子束而阻挡其余的所述多个提取孔。13.根据权利要求12所述的离子植入机，其特征在于所述制动器更被配置以将所述单一通用挡帘板相对于所述提取板移动至第二位置，以能够于第二时间间隔期间自所述多个开口中的第二提取孔提取第二离子束而阻挡其余的所述多个提取孔。14.根据权利要求13所述的离子植入机，其特征在于所述制动器更被配置以将所述单一通用挡帘板相对于所述提取板移动至第三位置，以能够于第三时间间隔期间自所述多个开口中的第三提取孔提取第三离子束而阻挡其余的所述多个提取孔。
【专利摘要】离子源包括界定电弧室的电弧室外壳，电弧室外壳在固定位置上具有提取板，提取板界定多个提取孔。离子源还包括挡帘组件，挡帘组件安装于电弧室外侧的靠近提取板处。挡帘组件经配置以于一时间间隔期间阻挡所述多个提取孔中的一者的至少一部分。以自离子源提取的离子束处理工件，并结合离子源与所述待处理工件的相对移动，使得仅用一种离子源即能在工件上形成二维离子植入图案。
【IPC分类】H01J37/08, H01J27/08, H01J37/302, H01J27/02, H01J37/317, H01J27/04
【公开号】CN104885185
【申请号】CN201380063410
【发明人】杰弗里·查尔斯·伯拉尼克, 威廉·T·维弗
【申请人】瓦里安半导体设备公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2013年10月11日
【公告号】US8497486, WO2014062515A1
【技术领域】
[0001]本公开内容有关于一种离子源，且特别是有关于一种具有挡帘组件的离子源。
【背景技术】
[0002]传统离子源包括具有一个提取孔(extract1n aperture)的提取板。离子从提取孔提取出来而成为界定明确的离子束。提取孔可呈狭缝状以提取细长的(elongated)离子束，此离子束通常称为带状束(ribbon beam)。提取孔可呈圆形以提取大致呈圆型的离子束，此离子束通常称为点状束(spot beam)。许多离子植入应用是以离子束来处理工件的整个前表面，其中光阻(photoresist)界定工件的待处理区域。在其他未使用光阻的离子植入应用中，则期望在工件上形成二维图案工件。在一实例中，工件可为太阳能电池，例如是期望形成掺杂区域的交错(interlaced)图案的选择性发射极太阳能电池(selectiveemitter solar cell)。这些掺杂区域位于完成的选择性发射极太阳能电池上的接触点(contact)下方，以减少接触电阻，并从而提高选择性发射极太阳能电池的整体效率(光转换为电能的百分比)。
[0003]为了建立二维图案，可将多个离子源安装于组件线(assembly line)中，其中各离子源具有单一开口，因此可经过各离子源连续扫描工件。在一实例中，三个分开的且各自具有不同的提取孔的离子源是必要的。经过第一离子源扫描工件以建立一特定掺杂图案，随后经过第二离子源扫描以建立另一特定掺杂图案，并于最后经过第三离子源扫描以建立又另一特定掺杂图案，这些特定掺杂图案共同建立所需的二维图案。此传统布局(arrangement)的缺点是，其需要多种离子源以及各离子源所附带的费用与维护。另一个缺点是，其在组件区域中占去额外空间，而此组件区域很占地板空间。
[0004]因此，在本技术领域中需要可克服上述不足处与缺点的离子源以及离子植入机。
【发明内容】
[0005]根据本公开内容的一方面，提供一种离子源。离子源包括界定电弧室的电弧室外壳，电弧室外壳在固定位置上具有提取板，提取板界定多个提取孔。离子源还包括挡帘组件，挡帘组件安装于电弧室外侧的靠近提取板处。挡帘组件经配置以于一时间间隔期间阻挡所述多个提取孔中的一者的至少一部分。
[0006]根据本公开内容的另一方面，提供一种离子植入机。离子植入机包括离子源、挡帘组件以及处理室。离子源具有界定电弧室的电弧室外壳，电弧室外壳在固定位置上具有提取板，提取板界定多个提取孔。挡帘组件安装于电弧室外侧的靠近提取板处。挡帘组件经配置以于一时间间隔期间阻挡所述多个提取孔中一者的至少一部分。处理室具有工件保持器，且工件保持器经配置以保持工件并相对于自所述多个提取孔中的一者的所述至少一部分提取的离子束移动工件，以于工件上建立二维离子植入图案，且工件保持器在挡帘组件的下游并与挡帘组件间隔一距离。
【附图说明】
[0007]图1是符合本公开内容的离子源的立体分解图。
[0008]图2是符合本公开内容的离子植入机的剖面图。
[0009]图3是另一具有通用挡帘板的离子植入机的剖面图。
[0010]图4是图3的通用挡帘板的前视图。
[0011]图5A至图5C是另一实施例的在不同位置具有三个挡帘的离子源的前视图。
[0012]图6是可用符合本公开内容的离子植入机产生的二维离子植入图案的示意图。
【具体实施方式】
[0013]为使本公开内容能更容易理解，可参考所附图式，其中相似的元件使用相似的元件符号。
[0014]下文将参照所附图式更充分描述本发明并示出本发明的实施例。然而，本发明可以用许多不同形式体现而不应被理解为限于本文所阐述的实施例。相反地，提供这些实施例以使本公开内容更加完善且完整，并向所属领域的技术人员充分传达本发明的范围。在图式中，相似的符号表示相似的元件。
[0015]图1示出符合本公开内容的离子源100的立体分解图。离子源100包括具有提取板106的电弧室外壳103。电弧室外壳103界定电弧室108 (如图2更清楚所示)。提取板106界定多个提取孔。在图1的实施例中，提取板106界定第一提取孔110、第二提取孔112以及第三提取孔114。第一提取孔110与第三提取孔114呈狭缝状，且为了清楚说明，第一提取孔110与第三提取孔114各具有夸大的宽度。在一实施例中，第一提取孔110与第三提取孔114可具有约160毫米的长度与约2毫米的宽度。第三提取孔114可相较于第一提取孔110沿着长维度(dimens1n)方向偏离一距离(Yl)。第二提取孔112可包括两个开孔(opening) 115、116，开孔115、116的长维度垂直于第一提取孔110与第三提取孔114的长维度。虽然将三个提取孔110、112、114示出成特定形状，在其他实施例中可具有两个或更多个相似形状或不同形状(例如圆形、椭圆形)的提取孔并彼此相对地安装。
[0016]离子源100还包括安装于电弧室108外侧的挡帘组件141。挡帘组件141经配置以于一时间间隔期间阻挡多个提取孔110、112、114中的一者的至少一部分。挡帘组件141可包括第一挡帘140、第二挡帘142以及第三挡帘144，为了清楚说明，在分解图中将其以虚线表示。各挡帘140、142、144可以能阻挡离子束的材料(例如石墨或硅涂层铝(siliconcoated aluminum))制成，否则离子束将自相关联的提取孔110、112、114被提取。可将各挡帘140、142、144安装于尽量靠近提取板106但还能使挡帘140、142、144移动之处。在一实施例中，各挡帘140、142、144可安装于提取板的I毫米内。当挡帘140、142、144位于靠近的位置时，铰链结构(hinge mechanism)可允许挡帘140、142、144近距离接触提取板106，但在其他时间挡帘140、142、144也能移动远离提取提取孔110、112、114。
[0017]可独立控制各挡帘140、142、144，以控制自相关联的提取孔110、112、114提取离子束，从而取决于在特定的时间阻挡提取孔110、112、114之中何者或其之中何部分，而能建立各种离子束提取图案。第一制动器(actuator) 152可控制第一挡帘140的移动，第二制动器154可控制第二挡帘142的移动，且第三制动器156可控制第三挡帘144的移动。各制动器152、154、156可为具有马达、齿轮组(gear train)与链结的机电式制动器，以用所需方式来控制各挡帘140、142、144的移动。各制动器152、154、156可回应于来自控制器150的控制信号。
[0018]控制器150可为或可包括可编程来执行所需的输入/输出功能的通用电脑或通用电脑的网络。控制器150还可包括其他电子电路或元件，例如特定用途集成电路(applicat1n specific integrated circuits)、其他硬件连接(hardwired)或可编程电子装置、分立元件电路(discrete element circuit)等。控制器150还可包括通讯装置、资料存储装置及软件。控制器150可接收来自各种系统与元件的输入信号来判断一或更多系统与元件的状态并控制之。举例来说，控制器150通过控制制动器152、154、156而可独立控制各挡帘140、142、144的位置。控制器150还可控制许多其他系统与元件。
[0019]于操作时，将掺杂气体(dopant gas)输入电弧室108中以离子化。掺杂气体的一实例为三氟化硼(BF3)。通过离子化掺杂气体而在电弧室108中建立电浆。离子源100可以是任何种类的离子源，例如是具有RF产生器与天线的射频源(RF source)来产生电浆；或是间接加热阴极(indirectly heated cathode)离子源，其中自安装于电弧室108中的阴极发射出热离子电子(therm1nic electrons)来产生电楽。通过已知的偏压(biasing)技术，可从一个或更多个提取孔110、112、114将来自电浆的离子提取成为界定明确的离子束。挡帘组件401可安装一个或更多个挡帘140、142、144来阻挡离子束的整体或部分，否则提取孔110、112、114会提取出离子束。工件(例如太阳能电池)可安装于工件平面160上，工件平面160在提取板106的下游且有一距离(在一实例中，例如约I公分)。可沿着工件平面以不同方向扫描工件来建立所需的二维植入图案。
[0020]图2不出符合本公开内容的尚子植入机200的剖面图。尚子植入机200包括符合图1的离子源100，因此相似的部分以相似的符号标示。离子植入机200还包括具有工件保持器232的处理室230，工件保持器232经配置以保持一个或更多个工件240、242，并将工件240、242相对于提取孔110、112、114移动。绝缘体222使电弧室外壳103与处理室230电性绝缘。提取板106可用例如绝缘体或半导体的材料制成，以变更电浆202与靠近提取孔的电浆鞘间的边界252的形状，从而控制所提取的离子束的入射角与聚焦。
[0021]于操作时，将掺杂气体输入电弧室108中离子化并产生电浆202。偏压电源供应器256可于工件240与电弧室外壳103之间提供偏压信号以建立电场，此电场用来提取来自电浆202的离子而成为界定明确的离子束。偏压信号可为具有脉冲ON时间期与脉冲OFF时间期的脉冲信号，以使电弧室外壳103相对于工件240受到偏压。在图2的实施例中，将偏压信号施加至工件，且偏压信号可为负脉冲DC信号以吸引正电离子。在其他情况下，电弧室外壳103可受偏压，而工件240为接地。在任何一种情况下，如图2所示，于时间间隔期间，从第一提取孔110提取聚焦的离子束260，而其他提取孔112、114则受到相关联的挡帘142、144的阻挡。可改变选择用于提取板106的材料、第一提取孔110的开口大小、电浆202的操作参数以及工件平面160与提取板106的距离来影响聚焦的离子束260的聚焦和植入角度(implant angle)。在一实例中，提取孔110、114可呈长度约160毫米与宽度约2毫米的狭缝状。可调整参数，以使在工件的植入区域的宽度能减少至约100微米。工件保持器232可以一个或更多个方向来移动工件240、242，使工件240、242通过聚焦的离子束260。通过独立控制挡帘140、142、144的位置，挡帘组件241可控制提取孔110、112、114之中何者或其之中何部分发射离子束。
[0022]至于图3结合图4，挡帘组件341可经配置为单一通用挡帘板302，而非如上述详细说明的多个可单独控制的挡帘140、142、144。如更清楚地示于图4中，通用挡帘板302界定挡帘开口 304。由控制器150控制的制动器 306可控制通用挡帘板相对于提取板106与提取孔110、112、114的位置。可将挡帘开口 304依照大小来安装，以允许于第一时间间隔期间从第一提取孔110提取第一离子束360，而通用挡帘板302阻挡其他提取孔112、114。可重新定位挡帘开口 304，以允许从第二提取孔112提取第二离子束而阻挡第一提取孔110与第三提取孔114。最后，可定位安装挡帘开口 302，以允许从第三提取孔114提取第三离子束而阻挡第一提取孔110与第二提取孔112。
[0023]图5A至图5C示出提取板106与三个在不同位置的三个分开的挡帘540、542、544的前视图。在图5A中，挡帘544具有臂(arm)545来帮助连接至相关联的制动器。将挡帘544水平移至左侧以暴露下方的提取孔514。其他两个挡帘542、544则处于阻挡下方相关联的提取孔的位置。因此，在图5A的位置，离子束会从提取孔514而非从任何其他提取孔被提取出来。
[0024]图5B示出挡帘544返回其阻挡位置，而中央挡帘542则在垂直方向上移动，以允许暴露出两个下方的圆形提取孔550、552。中央挡帘542可具有把手(handle) 543来帮助连接至相关联的制动器。可从这些提取孔550、552提取出离子束，而阻挡其他出口。最后，图5C示出又另一位置，其中挡帘544、542在阻挡位置，而最右侧的挡帘540则相较于其在图5B中的位置水平移至右侧，以暴露出下方的狭缝状提取孔510。最右侧的挡帘540可具有把手541来帮助连接至相连的制动器。
[0025]图6示出一例示性的二维离子植入图案600，二维离子植入图案600可通过符合本公开内容的离子源与离子植入机来产生。示出有以离子束行进方向往上游看的提取板106的正视图。提取板106具有三个分开的提取孔区域602、604、606。为方便说明提取孔区域602、604、606而未示出挡帘组件。将待植入的太阳能电池610示出于位置A，而将已完成的具有所需的二维植入图案600的太阳能电池示出于位置B。可通过工件保持器630夹住并支撑太阳能电池。工件保持器630可为静电吸盘(electrostatic chuck)以用静电力夹住工件，或可为机械式夹具(mechanical clamp)以用机械力来夹住工件。线性马达座(linear motor stage) 632可支撑工件保持器630，并帮助以箭头633的方向来回扫描太阳能电池610，使太阳能电池610通过从提取孔区域602、604、606中的一者的一部分提取出的离子束或从一个或更多个整个提取孔区域602、604、606提取出的离子束。线性马达座632可静止于承载表面634上。
[0026]于操作时，为了建立二维离子植入图案600，可将太阳能电池610移至左侧，其中开口区域604、606受到符合本公开内容的挡帘组件的遮挡而暴露出开口区域602。自离子源输出的离子束可被脉冲式开启与脉冲式关闭，且相对于开口区域602对应到太阳能电池610的扫描位置，以植入彼此隔开预定距离的垂直线615的第一图案。随后可逆转扫描方向并驱动太阳能电池610回到右侧，通过从第二提取区域604或其一部分提取出的离子束而阻挡其他提取区域602、606，以产生水平线植入图案613。举例而言，首先将太阳能电池610移回到右侧，阻挡第二开口区域604的上开口 620而暴露下开口 621，随后扰动上开口620并暴露下开口 621，最后上开口 620受阻挡且开口 621暴露出来以建立水平线植入图案613。最后，可再度驱动太阳能电池604回到左侧，且可从第三提取区域606输出离子束而阻挡其他两个提取区域602、604。自第三提取区域606的离子源输出的离子束可被脉冲式开启与脉冲式关闭，且相对于开口区域606对应到太阳能电池610的扫描位置，以植入彼此隔开预定距离且与垂直线615的第一图案交错的垂直线617的第三图案。除了来回移动通过提取孔区域602、604、606之外，也可仅以一个方向使太阳能电池610通过具有多个挡帘的挡帘组件，其中这些挡帘相对于提取孔区域602、604、606对应到太阳能电池610的扫描位置。透过此方式，可通过一次通过就建立出二维离子植入图案600。太阳能电池610可为选择性发射极太阳能电池。可使选择性发射极太阳能电池的接触区域位于植入区域上方，以减少接触电阻，并从而提高选择性发射极太阳能电池的整体效率。
[0027]基于上述，提供一种具有挡帘组件的离子源，挡帘组件安装于电弧室外侧的靠近提取板处，以于一时间间隔期间阻挡多个提取孔中一者的至少一部分。还提供一种具有符合公开内容的离子源的离子植入机。当将工件扫描经过不同提取孔时，通过控制挡帘组件，可仅使用一种离子源来建立各种二维离子植入图案。可避免使用多种离子源及与离子源相关的费用与维护。此外，此离子植入机的实体尺寸远小于使用多种离子源的离子植入机的实体尺寸。再者，挡帘组件使提取板能够保持固定于电弧室外壳。移动提取板会影响离子源中的电浆，且极为精确的公差使得在对齐任何可移动提取板的同时，其难以不对从其提取出的离子束特性造成不利的影响。
[0028]本公开内容不局限于本文所描述的具体实施例的范围，事实上，除了本文所述之夕卜，所属技术领域具有通常知识者从前面的描述和所附图式将显而易见其他各种实施例和本公开内容的修改。因此，此其他实施例与修改都将落入本公开内容的范围内。此外，虽然本文将本公开内容描述成为了特定用途而在特定环境中的特定实现方式，所属技术领域具有通常知识者将认识到其实用性并不限于此，本公开内容可在任意数目的环境中为了任意数量的目的而有利地实施。
【主权项】
1.一种离子源，其特征在于包括: 电弧室外壳，界定电弧室，所述电弧室外壳在固定位置上具有提取板，所述提取板界定多个提取孔；以及 挡帘组件，被安装于所述电弧室外侧的靠近所述提取板处，所述挡帘组件被配置以于一时间间隔期间阻挡所述多个提取孔中的一者的至少一部分。2.根据权利要求1所述的离子源，其特征在于所述挡帘组件包括多个挡帘，所述多个挡帘中的每一个被配置以控制来自所述多个提取孔中的相关联的提取孔的离子束的提取。3.根据权利要求2所述的离子源，其特征在于所述挡帘组件包括:第一挡帘，被配置以控制来自所述多个提取孔中的第一提取孔的第一离子束的提取；第二挡帘，被配置以控制来自所述多个提取孔的第二提取孔中的第二离子束的提取；以及第三挡帘，被配置以控制来自所述多个提取孔的第三提取孔中的第三离子束的提取，其中所述第一挡帘、所述第二挡帘以及所述第三挡帘中的每一个为可受独立控制且安装于所述提取板的I毫米内。4.根据权利要求3所述的离子源，其特征在于所述第一挡帘被安装以能够于第一时间间隔期间自所述第一提取孔提取所述第一离子束，而所述第二挡帘被安装以于所述第一时间间隔期间阻挡所述第二离子束整体且所述第三挡帘被安装以于所述第一时间间隔期间阻挡所述第三离子束整体。5.根据权利要求1所述的离子源，其特征在于所述挡帘组件包括单一通用挡帘板，界定挡帘开口 ；以及制动器，被配置以将所述单一通用挡帘板相对于所述提取板移动至第一位置，以能够于第一时间间隔期间自所述多个开口中的第一提取孔提取第一离子束而阻挡其余的所述多个提取孔。6.根据权利要求5所述的离子源，其特征在于所述制动器更被配置以将所述单一通用挡帘板相对于所述提取板移动至第二位置，以能够于第二时间间隔期间自所述多个开口中的第二提取孔提取第二离子束而阻挡其余的所述多个提取孔。7.根据权利要求6所述的离子源，其特征在于所述制动器更被配置以将所述单一通用挡帘板相对于所述提取板移动至第三位置，以能够于第三时间间隔期间自所述多个开口中的第三提取孔提取第三离子束而阻挡其余的所述多个提取孔。8.一种离子植入机，其特征在于包括: 离子源，具有界定电弧室的电弧室外壳，所述电弧室外壳在固定位置上具有提取板，所述提取板界定多个提取孔； 挡帘组件，被安装于电弧室外侧的靠近所述提取板处，所述挡帘组件被配置以于一时间间隔期间阻挡所述多个提取孔中的一者的至少一部分；以及 处理室，具有工件保持器，且所述工件保持器被配置以保持工件并将所述工件相对于自所述多个提取孔的所述一者的所述至少一部分提取的离子束移动，以于所述工件上建立二维离子植入图案，所述工件保持器在所述挡帘组件的下游并与所述挡帘组件间隔一距离。9.根据权利要求8所述的离子植入机，其特征在于所述工件包括选择性发射极太阳能电池。10.根据权利要求8所述的离子植入机，其特征在于所述挡帘组件包括多个挡帘，所述多个挡帘中的每一个被配置以控制来自所述多个提取孔中的相关联的提取孔的离子束的提取。11.根据权利要求10所述的离子植入机，其特征在于所述挡帘组件包括:第一挡帘，被配置以控制来自所述多个提取孔中的第一提取孔的第一离子束的提取；第二挡帘，被配置以控制来自所述多个提取孔中的第二提取孔的第二离子束的提取；以及第三挡帘，被配置以控制来自所述多个提取孔中的第三提取孔的第三离子束的提取，其中所述第一挡帘、所述第二挡帘以及所述第三挡帘中的每一个为可受独立控制且安装于所述提取板的I毫米内。12.根据权利要求8所述的离子植入机，其特征在于所述挡帘组件包括单一通用挡帘板，界定挡帘开口 ；以及制动器，被配置以将所述单一通用挡帘板相对于所述提取板移动至第一位置，以能够于第一时间间隔期间自所述多个开口中的第一提取孔提取第一离子束而阻挡其余的所述多个提取孔。13.根据权利要求12所述的离子植入机，其特征在于所述制动器更被配置以将所述单一通用挡帘板相对于所述提取板移动至第二位置，以能够于第二时间间隔期间自所述多个开口中的第二提取孔提取第二离子束而阻挡其余的所述多个提取孔。14.根据权利要求13所述的离子植入机，其特征在于所述制动器更被配置以将所述单一通用挡帘板相对于所述提取板移动至第三位置，以能够于第三时间间隔期间自所述多个开口中的第三提取孔提取第三离子束而阻挡其余的所述多个提取孔。
【专利摘要】离子源包括界定电弧室的电弧室外壳，电弧室外壳在固定位置上具有提取板，提取板界定多个提取孔。离子源还包括挡帘组件，挡帘组件安装于电弧室外侧的靠近提取板处。挡帘组件经配置以于一时间间隔期间阻挡所述多个提取孔中的一者的至少一部分。以自离子源提取的离子束处理工件，并结合离子源与所述待处理工件的相对移动，使得仅用一种离子源即能在工件上形成二维离子植入图案。
【IPC分类】H01J37/08, H01J27/08, H01J37/302, H01J27/02, H01J37/317, H01J27/04
【公开号】CN104885185
【申请号】CN201380063410
【发明人】杰弗里·查尔斯·伯拉尼克, 威廉·T·维弗
【申请人】瓦里安半导体设备公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2013年10月11日
【公告号】US8497486, WO2014062515A1
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