離子束突波恢復(fù)用的射束線電極電壓調(diào)變的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種離子植入系統(tǒng)和方法，其中通過在植入機(jī)中使用已調(diào)變電源系統(tǒng)(230)，來最小化電壓中的突波。已調(diào)變電源系統(tǒng)包括傳統(tǒng)電源(300)以及與各電源相連的控制單元(310)，其中控制單元用于在檢測到突波或電弧時(shí)通過源開關(guān)(321)使電源與電極絕緣，且通過閉合放電開關(guān)(331)使得電極上的任何電荷快速消散至接地。隨后在突波情況被改善之后，控制單元使電源與電極之間的連接恢復(fù)。
【專利說明】離子束突波恢復(fù)用的射束線電極電壓調(diào)變

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及離子植入，且更確切地說，涉及離子植入期間的均勻性。

【背景技術(shù)】
[0002]離子植入(1n implantat1n)是一種用于將改變導(dǎo)電性的雜質(zhì)引入工件中的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。在離子源中使所需的雜質(zhì)材料發(fā)生電離，使離子加速以形成指定能量的離子束，且將所述離子束引導(dǎo)到工件的表面上。離子束中的高能離子穿透到工件材料的主體中，并嵌入至工件材料的晶格(crystalline lattice)，從而形成具有所需導(dǎo)電性的區(qū)。
[0003]太陽能電池(solar cell)是使用硅工件的裝置的一個(gè)實(shí)例。任何高性能太陽能電池的制造或生產(chǎn)成本降低或任何高性能太陽能電池的效率提高，均會(huì)對太陽能電池在世界范圍內(nèi)的普及具有積極的影響。此舉將使得這種清潔能源技術(shù)能得到更廣泛地使用。
[0004]現(xiàn)有許多不同的太陽能電池架構(gòu)。兩種常見的設(shè)計(jì)為選擇性發(fā)射極(selectiveemitter ；SE)和叉指型背面接觸(interdigitated backside contact ;IBC)。SE 太陽能電池在其由太陽光照射到且輕度摻雜的表面上遍布有大劑量條紋。IBC太陽能電池在其未受太陽光照射的表面上遍布有交替的P型和η型條紋。SE和IBC太陽能電池均可以植入離子來對各個(gè)區(qū)進(jìn)行摻雜。
[0005]在離子植入過程中可能出現(xiàn)“突波(glitch) ”。突波的定義為:在離子植入操作期間射束質(zhì)量的突然降級(jí)，通常是由操作電壓發(fā)生變化導(dǎo)致的。這種突波的發(fā)生原因通常是沿著射束路徑的部件之間存在相互作用，此相互作用影響著一個(gè)或多個(gè)操作電壓，并且該突波可能發(fā)生在沿著射束路徑的各個(gè)位置處。例如，離子植入機(jī)通常沿著該射束路徑采用若干個(gè)電極，這些電極對射束進(jìn)行加速、對射束進(jìn)行減速，或抑制操作期間生成的雜散電子流。這些電極中的每一個(gè)均保持預(yù)定電壓。通常，不同電壓的電極位置彼此靠近，因此，電極之間可能出現(xiàn)電弧。通常，電弧遍布出現(xiàn)在加速間隙上、減速間隙上，或抑制間隙上，盡管電弧可能出現(xiàn)在其他地方。例如，源引出電壓、源抑制電壓，與源射束電流之間的相互作用可能會(huì)產(chǎn)生突波。這些突波可能被檢測為其中一個(gè)電源中電流的急劇變化。如果植入被突波中斷或影響，那么被植入的太陽能電池或其他工件可能會(huì)受到負(fù)面影響或甚至可能變得毫無用處。例如，太陽能電池可能會(huì)因?yàn)橥徊ㄒ鸬牡椭踩雱┝繌亩首兊汀＿@樣可能會(huì)對被植入工件的成本產(chǎn)生影響。因此，通常采用一些步驟來最小化該類突波的出現(xiàn)率并且盡可能從突波中恢復(fù)。
[0006]圖1為說明一種突波的圖表。射束電流被設(shè)置成預(yù)定值10。突波11出現(xiàn)在由虛線12、13圍起來且標(biāo)為At的時(shí)間段內(nèi)，在該時(shí)間段內(nèi)射束電流下降到預(yù)定值10以下。典型的突波可能持續(xù)約100毫秒的時(shí)間段。最小化At時(shí)間段意味著，對正進(jìn)行植入的工件產(chǎn)生的負(fù)面影響較小。突波11可以通過測量電壓或電流的變化來進(jìn)行感測。電弧通常通過突然的電壓崩潰或突然的電流驟增而被感測到。當(dāng)檢測到突波時(shí)，一個(gè)解決方案為立刻將離子束電流減小到零，從而終止在工件上限定位置處的植入。這稱為“消隱射束(blankingthe beam)”。圖2為說明使離子束消隱的圖表。在突波第一次被檢測到的時(shí)刻100處，電壓降為零，隨后到時(shí)刻101為止，電壓又逐漸回升到所需的電壓準(zhǔn)位。在時(shí)刻100處，植入也停止，且時(shí)刻100處相對于工件的植入位置被保存。在一個(gè)實(shí)例中，電壓可能消隱達(dá)數(shù)十毫秒，然后電壓在接下來的數(shù)百或更多毫秒后恢復(fù)。當(dāng)電壓恢復(fù)到與所需值相差0.1-0.5%時(shí)，例如在時(shí)刻101處，植入便可以從工件上剛剛停止植入的位置處繼續(xù)。因此，一旦突波情況被補(bǔ)救，理想的是植入過程正好在工件上與檢測到突波時(shí)所在的相同位置處重新開始，且理想是具有與檢測到突波時(shí)相同的射束特性。目的是為了實(shí)現(xiàn)均勻的摻雜輪廓，且這可以通過控制射束電流或工件掃描速度(曝光時(shí)間)來實(shí)現(xiàn)。然而，消隱是耗時(shí)的，這對產(chǎn)量有負(fù)面影響。例如，工件需重新定位到突波出現(xiàn)的準(zhǔn)確位置且離子束需正好在該位置處重新開始。產(chǎn)量下降還導(dǎo)致成本增加。
[0007]用這種方式來彌補(bǔ)由突波引起的劑量損失，可能耗時(shí)30秒以上，這對于太陽能工業(yè)的產(chǎn)量需求而言太過耗時(shí)。離子植入機(jī)內(nèi)的離子束穩(wěn)定性和植入均勻性由連接到離子植入機(jī)上的電壓源和電流源的速度來控制。
[0008]因此，在本領(lǐng)域中，在工件(更確切地說是太陽能電池)的植入期間有必要用一種突波恢復(fù)的改良方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明揭示了一種離子植入系統(tǒng)和方法，其中通過在植入機(jī)中使用已調(diào)制電源系統(tǒng)，來最小化電壓中的突波。已調(diào)制電源系統(tǒng)包括傳統(tǒng)電源以及與各電源相連的控制單元，其中控制單元用于在檢測到突波或電弧時(shí)使電源與電極絕緣。隨后在突波情況被改善之后，控制單元使連接恢復(fù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]為了更好地理解本發(fā)明，將參考附圖，這些附圖以引用的方式并入本文中，且其中:
[0011]圖1為說明一種射束突波的圖表。
[0012]圖2為說明使離子束消隱的圖表。
[0013]圖3為對于各個(gè)持續(xù)時(shí)間的射束突波而言，比較劑量與工件y位置之間的關(guān)系圖。
[0014]圖4為射束線離子植入機(jī)的方塊圖。
[0015]圖5為與圖4中的射束線離子植入機(jī)一起使用的已調(diào)變電源系統(tǒng)的方塊圖。
[0016]圖6為圖5中的已調(diào)變電源系統(tǒng)的操作的時(shí)序圖。
[0017]圖7為控制單元用于控制多個(gè)電極的第二實(shí)施例。

【具體實(shí)施方式】
[0018]本文結(jié)合離子植入機(jī)描述此方法的實(shí)施例?？梢允褂蒙涫€離子植入機(jī)、等離子體摻雜離子植入機(jī)，或泛洪離子植入機(jī)?？梢允褂萌魏桅切秃蚉型摻雜劑，但是本文中的實(shí)施例不僅僅限于摻雜劑。此外，該過程的實(shí)施例可以應(yīng)用于許多太陽能電池架構(gòu)或甚至其他工件，例如半導(dǎo)體芯片、扁平面板，或發(fā)光二極管(light emitting doide ;LED)。因此，本發(fā)明不限于下文所描述的具體實(shí)施例。
[0019]如上所述，突波可能會(huì)致使離子束不均勻或工件的植入不均勻。然而，不均勻的程度與突波的持續(xù)時(shí)間有關(guān)。圖3為對于各個(gè)持續(xù)時(shí)間的突波而言，比較劑量與工件I位置之間的關(guān)系圖。圖3表示一種植入，其使用24厘米/秒的掃描率透過離子束通過四次并且假定y方向上的射束高度為lcm。當(dāng)然，需要均勻的劑量。對各個(gè)持續(xù)時(shí)間的突波建立模型，其中突波在離子束掃描整個(gè)工件時(shí)出現(xiàn)。例如，在受到突波影響的區(qū)中，50ms的突波可能會(huì)對工件劑量的影響超過20%。在一些實(shí)施例中，該降級(jí)可能達(dá)到的程度例如，太陽能電池的效率可能降低。較小的時(shí)間段對工件的影響可能是可忽略的或可接受的。例如，1ms的突波在受影響的區(qū)中可能只減少約6%的劑量。類似地，20ms的突波對受影響的區(qū)的影響可能約為12%。因此，如果突波可以減少到這樣的持續(xù)時(shí)間，那么太陽能電池的效率實(shí)質(zhì)上不會(huì)受到影響且不會(huì)危及產(chǎn)量，因?yàn)榭赡懿恍枰a(bǔ)救措施。
[0020]圖4為射束線離子植入機(jī)200的簡化方塊圖。在一個(gè)實(shí)例中，這可能用于對半導(dǎo)體或太陽能電池工件進(jìn)行摻雜。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到，射束線離子植入機(jī)200只是可以產(chǎn)生離子的射束線離子植入機(jī)的許多實(shí)例中的一個(gè)實(shí)例。因此，本文在此所揭示的實(shí)施例不僅僅限于圖4中的射束線離子植入機(jī)200。
[0021]一般而言，射束線離子植入機(jī)200包括用于生成離子以形成離子束281的離子源280。離子源280可以包括離子室283。氣體被供應(yīng)到離子室283，在該室中氣體被電離。在一些實(shí)施例中，該氣體可以是或可以包括或含有氫氣、氦氣、其他稀有氣體、氧氣、氮?dú)?、砷、硼、磷、鋁、銦、銻、碳硼烷、烷烴、另一種大分子化合物，或其他P型或η型摻雜劑。從離子室283中引出由此生成的離子，以形成離子束281。離子束281穿過引出電極284a。
[0022]終端站211支撐住離子束281的路徑中的一個(gè)或多個(gè)工件(例如工件138)，使得所需種類的離子被植入工件138中。終端站211可以包括用于支撐一個(gè)或多個(gè)工件138的臺(tái)板295。終端站211還可以包括掃描儀(未圖示)，用于垂直于離子束281截面的長軸來移動(dòng)工件138，從而將離子分布在工件138的整個(gè)表面上。盡管說明離子束281，但是其他實(shí)施例可以提供點(diǎn)波束。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，離子束橫越的整個(gè)路徑在離子植入期間抽成真空。射束線離子植入機(jī)200可以包括所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的附加部件并且在一些實(shí)施例中可以包括離子的熱或冷植入。
[0023]在離子源280與工件138之間的路徑中，離子束281穿過各部件。這些部件可以包括，例如抑制電極、接地電極、質(zhì)量分析器以及角度校正磁鐵。質(zhì)量分析器可以包括分辨磁鐵以及具有分辨孔隙的屏蔽電極。分辨磁鐵使離子束281中的離子偏轉(zhuǎn)，使得所需離子種類的離子可以穿過分辨孔隙。不需要的離子種類不會(huì)穿過分辨孔隙，而是可能被屏蔽電極阻斷。所需離子種類的離子可以穿過分辨孔隙到達(dá)角度校正磁鐵。角度校正磁鐵可以使所需離子種類的離子發(fā)生偏轉(zhuǎn)并且將離子束從發(fā)散的離子束轉(zhuǎn)變?yōu)閹铍x子束，所述帶狀離子束具有基本上平行的離子軌道。在其他實(shí)施例中，離子植入機(jī)200中并不包括質(zhì)量分析器或角度校正磁鐵。在一些實(shí)施例中，射束線離子植入機(jī)200可以進(jìn)一步包括加速單元或減速單元。
[0024]這些部件中的一些部件可以具有不同的電壓，因此需要電源系統(tǒng)來提供這些電壓。在圖4中，說明五個(gè)電源系統(tǒng)230a至230e，但是可以包括更多或更少的電源系統(tǒng)。在該圖中，電源系統(tǒng)230a用于使離子室283附近的引出電極284a發(fā)生偏壓。電源系統(tǒng)230b至230e可以用于使沿著射束線的其他部件284b至284e發(fā)生偏壓，所述其他部件可以包括加速電極或減速電極、抑制電極、分辨磁鐵，以及角度校正磁鐵。射束線植入機(jī)200中使用的部件可以變化，且在一些實(shí)施例中，可以不包括上述部件中的一個(gè)或多個(gè)部件。因此，可以包括比所有部件284b至284e更多或更少個(gè)部件。這些電源系統(tǒng)230a至230e可以用于根據(jù)需要而提供正電壓或負(fù)電壓，且所用的電壓不受本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“電極”在本發(fā)明中用于代表電極以及保持與地面不同的電壓的任何部件。
[0025]在一個(gè)具體實(shí)施例中，只使用兩個(gè)電源系統(tǒng)。在本實(shí)施例中，只使用三個(gè)電極284a至284c，其中電極284a為引出電極，電極284b為抑制電極且電極284c為接地電極。在本實(shí)施例中，電源系統(tǒng)中的一個(gè)用于使抑制電極284b相對于地面發(fā)生反向偏壓。引出電源系統(tǒng)230a用于使離子源280相對于地面發(fā)生順向偏壓。存在可能出現(xiàn)突波的三個(gè)具體實(shí)例。第一，順向偏壓的引出電極284a，可能對反向偏壓的抑制電極284b形成電弧。第二，反向偏壓的抑制電極284b，可能對接地電極284c形成電弧。最后，順向偏壓的引出電極284a可能對接地電極284c形成電弧。
[0026]在其他實(shí)施例中，加速電極和減速電極也可以用于離子植入機(jī)200中，這要求對每個(gè)電極都使用一個(gè)附加的電源系統(tǒng)。這也增加了突波可能出現(xiàn)的情況，因?yàn)樵谥踩霗C(jī)中存在更多電源系統(tǒng)。
[0027]與突波對應(yīng)的電弧形成可以通過電壓崩潰到電壓臨限值以下的值或電流上升到電流臨限值以上而被感測到。通過改良電壓源的電弧檢測，可以更好地控制突波持續(xù)時(shí)間。更快的電弧檢測和電壓恢復(fù)可以用于使突波持續(xù)時(shí)間保持在Ims以下。這允許工件被植入在所需劑量的6%的誤差內(nèi)，這對于工件例如太陽能電池等而言是可接受的。
[0028]如上所述，充分短持續(xù)時(shí)間的突波可能不影響太陽能電池的效率且不會(huì)降低制造產(chǎn)量。因此，希望的是減少約為Ims的突波。當(dāng)前最常用的高電壓電源的電弧檢測較慢且恢復(fù)非常慢。實(shí)際上，在一些實(shí)施例中，在突波之后，電源可能要花數(shù)百毫秒才能返回到其標(biāo)準(zhǔn)值。
[0029]圖5所示為用于圖4的射束線植入機(jī)200或某一其他植入機(jī)中的已調(diào)變電源系統(tǒng)230的方塊圖。已調(diào)變電源系統(tǒng)230包括高電壓電源300?？梢允褂萌魏魏线m的高電壓電源。電源300的一個(gè)端子通常接地，而相對的端子則電性連接到源開關(guān)321的一個(gè)端子。源開關(guān)321和放電開關(guān)331可以是任何合適的開關(guān)，例如基于固態(tài)功率半導(dǎo)體的開關(guān)，如MOSFET, IGBT, IGCT裝置。此外，也可以使用其他開關(guān)，包括但不限于真空管或三極管。源開關(guān)321的第二端子電性連接到源阻抗320的一個(gè)端子。源阻抗320的第二端子電性連接到一個(gè)電極(例如，圖4中的電極284a至284e中的一個(gè))。源阻抗320的第二端子還電性連接到放電阻抗330的一個(gè)端子。放電阻抗330的第二端子電性連接到放電開關(guān)331的一個(gè)端子。放電開關(guān)331的第二端子電性接地。源開關(guān)321和放電開關(guān)331可以是快速切換部件，它們具有次微秒開時(shí)間和關(guān)時(shí)間。因此，源開關(guān)321和放電開關(guān)331可以在切換操作期間經(jīng)歷高峰值電流。因此，源阻抗320和放電阻抗330可以分別用于限制穿過源開關(guān)321和放電開關(guān)331的電流量。源阻抗320和放電阻抗330可以包括用于限制電流流動(dòng)的電感組件。在其他實(shí)施例中，不使用源阻抗320和放電阻抗330。在該實(shí)施例中，源開關(guān)321的第二端子直接電性連接到一個(gè)電極(例如，圖4中的電極284a至284e中的一個(gè))。類似地，放電開關(guān)331的第一端子直接電性連接到源開關(guān)321的第二端子。
[0030]源開關(guān)321和放電開關(guān)331由控制單元310致動(dòng)。控制單元310可以是任何處理單元，例如微處理器、微控制器，或?qū)Ｓ糜?jì)算裝置?？刂茊卧?10可以具有相關(guān)的存儲(chǔ)元件。所述存儲(chǔ)元件含有實(shí)施本文所述算法和例行程序所必需的計(jì)算機(jī)可讀指令。此外，控制單元310還具有至少一個(gè)輸入311，所述輸入311用于檢測與電源300相關(guān)的突波或電弧。在一些實(shí)施例中，輸入311為模擬輸入，使得輸入信號(hào)代表由電源300產(chǎn)生的電流。例如，圖4說明與各個(gè)已調(diào)變電源系統(tǒng)230a至230e相連的電流監(jiān)控器231a至231e，使得電流監(jiān)控器231a至231e用于為各個(gè)電極或部件284a至284e提供電力的電流進(jìn)行測量。在其他實(shí)施例中，輸入311為模擬輸入，它是與施加給電極或部件284a至284e的具有已知關(guān)系的一個(gè)電壓。在另些其他實(shí)施例中，輸入311可以是數(shù)字訊號(hào)，例如接收編碼值的串行接口。在另些其他實(shí)施例中，在控制單元300外使用比較器，使得輸入311為該電流或電壓是否在所需范圍內(nèi)的二進(jìn)制指示(binary indicat1n)。在該實(shí)施例中，控制單元310可以具有被比較器用來設(shè)置臨限值的輸出。
[0031]在這些實(shí)施例中的每一個(gè)中，控制單元310對輸入311進(jìn)行監(jiān)控并且判斷它是否在預(yù)定范圍內(nèi)。在電流監(jiān)控器231的情況下，控制單元310可以設(shè)置允許范圍，使得在該范圍外的任何值都視為突波。在一些實(shí)施例中，該范圍具有正臨限值和負(fù)臨限值，因?yàn)殡娏骺梢愿鶕?jù)電弧或突波的極性在任一方向上流動(dòng)。
[0032]圖6說明以下時(shí)序的時(shí)序圖。圖5中的控制單元310連續(xù)地對輸入311進(jìn)行監(jiān)控。如果輸入311在預(yù)定范圍內(nèi)，那么源開關(guān)321保持閉合且放電開關(guān)331保持?jǐn)嚅_，如圖6中的時(shí)間段400中所示。這樣會(huì)將電源300電性連接到圖4中的電極或部件284a至284e。如果圖5中的輸入311偏離該范圍，例如由圖6中所示的突波405所導(dǎo)致，那么控制單元310會(huì)致動(dòng)源開關(guān)321，使其在時(shí)刻410處斷開。這樣使電源300與正在經(jīng)歷突波的電極或其他部件絕緣。在第一延遲時(shí)間段tl之后，控制單元310隨后在時(shí)刻420處閉合放電開關(guān)331。這樣使得電極或其他部件上存在的任何電荷可以快速消散。結(jié)果是，電極上的電壓變?yōu)镺伏特，如時(shí)刻430處所示。電荷從電極或其他部件上的移除還可以有助于消除電弧或突波的產(chǎn)生原因。在第二時(shí)間段t2之后，控制在時(shí)刻440處斷開放電開關(guān)331，從而使電極或部件與地面絕緣。第二時(shí)間段t2限定系統(tǒng)的消隱時(shí)間。在第三時(shí)間段t3之后，源開關(guān)321在時(shí)刻450處被控制單元310閉合且因此電極284a至284e上恢復(fù)電力。一段時(shí)間之后，電極會(huì)返回到其所需電壓。時(shí)間段tl和t3相對于t2而言可能較小。例如，tl和t3的總和可以在數(shù)微秒的范圍內(nèi)，而t2可以為數(shù)百微秒至若干毫秒。
[0033]因此，通過在存儲(chǔ)元件中使用可程序化參數(shù)，控制單元310可以經(jīng)配置以控制若干參數(shù)。這些參數(shù)包括突波被檢測到的臨限值。通過調(diào)整該臨限值，可以實(shí)現(xiàn)更快速的突波檢測。另外，源開關(guān)321斷開與放電開關(guān)331閉合之間的時(shí)間(即，tl)可以在需要時(shí)由控制單元310來控制。類似地，放電開關(guān)331斷開與源開關(guān)321斷開之間的時(shí)間(即，t3)可以由控制單元310來控制。例如，時(shí)間段tl和t3可以基于源開關(guān)321和放電開關(guān)331的切換特性來進(jìn)行選擇。應(yīng)注意，在一些實(shí)施例中，源開關(guān)321和放電開關(guān)331可以經(jīng)配置使得來自控制單元310的單個(gè)輸出可以用于同時(shí)控制這兩個(gè)開關(guān)。例如，開關(guān)中的一個(gè)可以為N通道MOSFET，而另一個(gè)為P通道MOSFET。來自控制單元310的單個(gè)輸出隨后可以用于同時(shí)致動(dòng)這兩個(gè)開關(guān)。控制單元310還可以用各個(gè)消隱時(shí)間來進(jìn)行編程，所述消隱時(shí)間為放電開關(guān)331被閉合的時(shí)間段。在一些實(shí)施例中，消隱時(shí)間可以短達(dá)數(shù)十或數(shù)百微秒。在其他實(shí)施例中，消隱時(shí)間可以為若干毫秒。可以基于系統(tǒng)中存儲(chǔ)的能量從而基于使該存儲(chǔ)的能量放電所需的時(shí)間，來對消隱時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。它還可以根據(jù)過程要求，例如所需的均勻性等，來進(jìn)行調(diào)整。該時(shí)間可以是根據(jù)具體實(shí)施方案而定的，且這些值沒有限制。在一些實(shí)施例中，消隱時(shí)間在某些應(yīng)用中可以短達(dá)約100微秒。在其他實(shí)施例中，更長的消隱時(shí)間，例如若干毫秒，可能是可接受的。
[0034]在一些實(shí)施例中，消隱時(shí)間可以比電源300的恢復(fù)時(shí)間更短。換句話說，在突波之后，電源300可能需要一些時(shí)間(通常在毫秒范圍內(nèi))來重新建立調(diào)節(jié)過的輸出。因此，有利的是:如果使用的電源300具有較大的輸出電容，則使得存儲(chǔ)的能量可以控制電壓跌落(droop)可發(fā)生在源開關(guān)321閉合之后。如果輸出電容較小，那么消隱時(shí)間可以縮短以最小化電壓跌落且該過程可以重復(fù)多次以消除存儲(chǔ)的能量。
[0035]在一些實(shí)施例中，每個(gè)已調(diào)變電源系統(tǒng)230具有專門的控制單元310，所述控制單元用于控制各個(gè)電源330的源開關(guān)321和放電開關(guān)331。然而，如圖7所示，在其他實(shí)施例中，控制單元510由多個(gè)電源500a至500c和開關(guān)之間共享。例如，如圖7所示，單個(gè)控制單元510可以用于接收來自每個(gè)電極的輸入511a至511c并且可以控制與這各個(gè)電極中的每一個(gè)相連的源開關(guān)521a至521c和放電開關(guān)531a至531c。如上所述，也可以使用源阻抗520a至520c和放電阻抗530a至530c。盡管圖7示出了單個(gè)控制單元510與三個(gè)電極一起使用，但是應(yīng)理解，本發(fā)明不限于任何特定數(shù)量的開關(guān)或控制單元?？刂茊卧?10具有對多個(gè)電極的能見度。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，如果有需要，那么控制單元510可以經(jīng)程序化以只使與突波相關(guān)聯(lián)的電源500絕緣。在其他實(shí)施例中，控制單元510可以當(dāng)在電極中的任一電極上檢測到突波時(shí)使所有電源500a至500c絕緣。
[0036]使用已調(diào)變電源系統(tǒng)，使制造半導(dǎo)體(例如，太陽能電池)可以有產(chǎn)量較高的方法，在該方法中并不要求精確的劑量均勻性。在這樣的實(shí)施例中，工件被放置在臺(tái)板295上。隨后通過供給能量至離子植入系統(tǒng)的各部件，而將離子引導(dǎo)向工件。使用已調(diào)變電源系統(tǒng)，可以最小化任何突波的持續(xù)時(shí)間，從而有助于將劑量均勻性保持在約I %的誤差內(nèi)。在一些實(shí)施例中，監(jiān)督控制器(未圖示)對引導(dǎo)到工件上的射束電流進(jìn)行監(jiān)控。只要射束電流的下降在某一限制內(nèi)，例如0.5%至3%，較佳為1%，劑量均勻性就是可接受的，且離子植入可以繼續(xù)。大于此限制的下降可能會(huì)使劑量發(fā)生不可接受的變化，致使工件(如，太陽能電池)變得無效。在這種情況下，工件的掃描被停止，同時(shí)射束電流恢復(fù)到其標(biāo)準(zhǔn)電位。
[0037]本發(fā)明的范圍不應(yīng)受本文所描述的具體實(shí)施例限制。實(shí)際上，除本文所描述的那些實(shí)施例和修改外，所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員根據(jù)以上描述和附圖將了解本發(fā)明的其他各種實(shí)施例和對本發(fā)明的修改。因此，此類其他實(shí)施例和修改既定屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。此夕卜，盡管本文已出于特定目的而在特定實(shí)施方案情況下以特定環(huán)境描述了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的效用不限于此，并且本發(fā)明可以有利地用于許多目的在許多環(huán)境中實(shí)施。因此，應(yīng)鑒于如本文所描述的本發(fā)明的整個(gè)廣度和精神來理解下文陳述的權(quán)利要求書。
【權(quán)利要求】
1.一種離子植入系統(tǒng)，包括: 離子源； 電極，所述電極保持與地電位不同的電壓；以及 與所述電極連通的已調(diào)變電源系統(tǒng)，其中所述已調(diào)制電源系統(tǒng)包括: 具有第一端子和第二端子的電源； 源開關(guān)，所述源開關(guān)具有電性連接到所述電源的所述第二端子的第一端子以及電性連接到所述電極的第二端子； 放電開關(guān)，所述放電開關(guān)具有電性接地的第一端子以及電性連接到所述電極的第二端子；以及 控制單元，所述控制單元經(jīng)配置以在檢測到突波之后致動(dòng)所述源開關(guān)和所述放電開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子植入系統(tǒng)，其中所述控制單元包括輸入，所述輸入代表從所述電源傳出來的電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離子植入系統(tǒng)，其中所述控制單元將所述輸入與預(yù)定范圍相比，以檢測所述突波。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子植入系統(tǒng)，其中當(dāng)檢測到所述突波時(shí)，所述控制單元斷開所述源開關(guān)以使所述電源與所述電極絕緣。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離子植入系統(tǒng)，其中所述控制單元在斷開所述源開關(guān)之后閉合所述放電開關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子植入系統(tǒng)，還包括源阻抗，所述源阻抗電性地串聯(lián)在所述電極與所述源開關(guān)的所述第二端子之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子植入系統(tǒng)，還包括放電阻抗，所述放電阻抗電性地串聯(lián)在所述電極與所述放電開關(guān)的所述第二端子之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離子植入系統(tǒng)，其中所述控制單元在斷開所述源開關(guān)的同時(shí)閉合所述放電開關(guān)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子植入系統(tǒng)，其中所述電極包括引出電極且還包括抑制電極和接地電極。
10.—種用于使離子植入系統(tǒng)中突波最小化的方法，所述離子植入系統(tǒng)具有保持與地電位不同電壓的至少一個(gè)電極，所述方法包括: 使用電源將電流供應(yīng)給所述電極； 對用于使所述電極保持所述電壓的所述電流進(jìn)行監(jiān)控； 當(dāng)被監(jiān)控的所述電流在預(yù)定范圍外時(shí)，檢測突波； 在檢測到所述突波之后，使所述電源與所述電極電絕緣； 在檢測到所述突波之后，將所述電極電性接地； 在預(yù)定時(shí)間段之后，使所述電極與地電絕緣；以及 在所述預(yù)定時(shí)間段之后，將所述電極電性連接到所述電源，從而恢復(fù)供至所述電極的電力。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于使離子植入系統(tǒng)中突波最小化的方法，還包括提供了控制單元且所述控制單元執(zhí)行所述監(jiān)控和所述檢測。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于使離子植入系統(tǒng)中突波最小化的方法，還包括提供了源開關(guān)以電性連接所述電源和所述電極，并且所述控制單元致動(dòng)所述源開關(guān)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于使離子植入系統(tǒng)中突波最小化的方法，還包括提供放電開關(guān)以電性連接地和所述電極，并且所述控制單元致動(dòng)所述放電開關(guān)。
【文檔編號(hào)】H01J37/02GK104508790SQ201380038609
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月23日
【發(fā)明者】皮爾·盧比克, 克里斯多夫·里維特, 提摩太·米勒, 具本雄 申請人:瓦里安半導(dǎo)體設(shè)備公司