本發(fā)明涉及離子注入技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于玻璃基板有源矩陣發(fā)光二極管面板的離子注入裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的離子注入裝置，使用直流電引出離子束，并對(duì)離子束加速后，向掃描腔室的基板照射離子束，所述基板的離子注入均一性與所述基板的運(yùn)動(dòng)速度及掃描腔室的真空度有關(guān)?，F(xiàn)有技術(shù)中，由于慣性的影響，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)載有基板的載具在掃描腔室中運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述基板在掃描腔室的行程起點(diǎn)和行程終點(diǎn)難以快速達(dá)到穩(wěn)定均勻的速度，引起所述基板的離子注入不均勻；并且，在進(jìn)行基板的離子注入時(shí)，離子束打在所述基板上，使得涂在基板表面的光敏抗蝕劑或其他材料將發(fā)生脫氣、揮發(fā)或?yàn)R射散釋，導(dǎo)致所述掃描腔室的真空度發(fā)生變化，從而造成所述基板進(jìn)行離子注入時(shí)受掃描腔室的真空度變化導(dǎo)致離子注入不均勻，影響所述基板的離子注入效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種離子注入裝置，通過(guò)在掃描腔室內(nèi)設(shè)置磁懸浮軌道并通過(guò)掃描基板夾具攜帶的基板傾斜至設(shè)定角度后進(jìn)入掃描腔室中掃描，改善了基板的離子注入的均一性，使得打在基板上的離子的注入劑量得到自約束的調(diào)整。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

本發(fā)明提供一種離子注入裝置，包括用于產(chǎn)生等離子體的離子源和用于引出帶狀離子束的引出電極系統(tǒng)，還包括第一裝卸載腔室、第一加速腔室、掃描腔室、第二加速腔室、第二裝卸載腔室；所述第一裝卸載腔室、第一加速腔室內(nèi)設(shè)有第一真空閘閥和用于與外部連通的第一大氣閘閥；所述第二裝卸載腔室、第二加速腔室內(nèi)設(shè)有第二真空閘閥和用于與外部連通的第二大氣閘閥；所述第一加速腔室和第二加速腔室內(nèi)設(shè)有加速軌道；所述掃描腔室內(nèi)設(shè)有磁懸浮軌道；在所述第一加速腔室、第二加速腔室、掃描腔室的加速軌道和磁懸浮軌道上設(shè)有掃描基板夾具；所述第一裝卸載腔室與所述第二裝卸載腔室內(nèi)分別設(shè)有第一裝卸載基板夾具與第二裝卸載基板夾具；所述第一裝卸載基板夾具連接第一旋轉(zhuǎn)基座；所述第二裝卸載基板夾具連接第二旋轉(zhuǎn)基座；所述掃描基板夾具連接第三旋轉(zhuǎn)基座；

所述掃描基板夾具攜帶基板傾斜至設(shè)定角度后在推進(jìn)裝置的帶動(dòng)下在第一加速腔室的加速軌道上做加速運(yùn)動(dòng)并進(jìn)入掃描腔室中；所述掃描基板夾具攜帶所述基板在所述掃描腔室的磁懸浮軌道的電磁支撐下勻速滑行并進(jìn)行離子注入。

進(jìn)一步地，所述第一旋轉(zhuǎn)基座和第二旋轉(zhuǎn)基座分別連接有第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)和第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)，通過(guò)所述第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)和第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述第一旋轉(zhuǎn)基座和第二旋轉(zhuǎn)基座旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)所述第一裝卸載基板夾具和第二裝卸載基板夾具旋轉(zhuǎn)至裝卸載位置或轉(zhuǎn)換位置。

又進(jìn)一步地，所述第三旋轉(zhuǎn)基座連接有第三旋轉(zhuǎn)電機(jī)，通過(guò)所述第三旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述第三旋轉(zhuǎn)基座并帶動(dòng)所述掃描基板夾具旋轉(zhuǎn)至裝卸載位置或掃描位置。

還進(jìn)一步地，所述基板通過(guò)外部機(jī)械手裝載至所述第一裝卸載基板夾具中，并通過(guò)外部機(jī)械手從第二裝卸載基板夾具卸載已進(jìn)行離子注入的基板。

具體地，所述推進(jìn)裝置為無(wú)刷式直線電機(jī)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別及有益效果在于：一方面，本發(fā)明通過(guò)在掃描腔室內(nèi)設(shè)置磁懸浮軌道，以電磁驅(qū)動(dòng)的方式使得所述基板在掃描腔室中不受軌道的摩擦阻力做勻速運(yùn)動(dòng)，克服了現(xiàn)有技術(shù)中伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)無(wú)法使基板在掃描腔室的行程起點(diǎn)至行程終點(diǎn)以均勻的速度進(jìn)行掃描的缺陷；另一方面，本發(fā)明通過(guò)將所述掃描基板夾具攜帶的基板傾斜至設(shè)定角度后進(jìn)入掃描腔室中掃描；使得離子束打在基板上的沖量的分量作為維持基板運(yùn)動(dòng)抵抗高真空阻力的動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)基板上的離子的注入劑量隨真空度的波動(dòng)得到自約束的調(diào)整，克服了現(xiàn)有技術(shù)中由于掃描腔室真空度的變化導(dǎo)致基板的離子注入不均勻的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種離子注入裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一種離子注入裝置的第一裝卸載基板夾具旋轉(zhuǎn)位置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明一種離子注入裝置的掃描基板夾具旋轉(zhuǎn)位置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明一種離子注入裝置的第二裝卸載基板夾具旋轉(zhuǎn)位置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明一種離子注入裝置進(jìn)行離子注入時(shí)基板第一受力分解示意圖；

圖6是本發(fā)明一種離子注入裝置進(jìn)行離子注入時(shí)基板第二受力分解示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚的描述，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種離子注入裝置，如圖1所示，所述裝置包括第一裝卸載腔室100、第一加速腔室200、掃描腔室300、第二加速腔室400、第二裝卸載腔室500；需要說(shuō)明的是，在本實(shí)施例中，所述第一裝卸載腔室100用于向所述裝置中載入未進(jìn)行離子注入的基板101a，所述第二裝卸載腔室500用于卸載已進(jìn)行離子注入的基板501，在其他實(shí)施例中所述第二裝卸載腔室500也可以用于向所述裝置中載入未進(jìn)行離子注入的基板；所述第一裝卸載腔室100也可以用于卸載已進(jìn)行離子注入的基板；

所述第一裝卸載腔室100、第一加速腔室200內(nèi)設(shè)有第一真空閘閥和用于與外部連通的第一大氣閘閥(圖中未示出)；所述第二裝卸載腔室500、第二加速腔室400內(nèi)設(shè)有第二真空閘閥和用于與外部連通的第二大氣閘閥(圖中未示出)；所述第一加速腔室200和第二加速腔室400內(nèi)設(shè)有加速軌道201；所述掃描腔室300內(nèi)設(shè)有磁懸浮軌道301；在所述第一加速腔室200、第二加速腔室400、掃描腔室300的加速軌道201和磁懸浮軌道301上設(shè)有掃描基板夾具302；所述第一裝卸載腔室100與所述第二裝卸載腔室500內(nèi)分別設(shè)有第一裝卸載基板夾具102與第二裝卸載基板夾具502；所述第一裝卸載基板夾具102連接第一旋轉(zhuǎn)基座103；所述第二裝卸載基板夾具502連接第二旋轉(zhuǎn)基座503；所述掃描基板夾具302連接第三旋轉(zhuǎn)基座303；

所述掃描基板夾具302攜帶基板101b傾斜至設(shè)定角度后在推進(jìn)裝置(圖中未示出)的帶動(dòng)下在第一加速腔室200的加速軌道201上做加速運(yùn)動(dòng)并進(jìn)入掃描腔室300中；所述掃描基板夾具302攜帶所述基板101b在所述掃描腔室300的磁懸浮軌道301的電磁支撐下勻速滑行并進(jìn)行離子注入。在所述基板101b進(jìn)行離子注入期間，所述基板101b不受摩擦力作用，但是，在進(jìn)行基板的離子注入時(shí)，離子束打在所述基板上，涂在基板表面的光敏抗蝕劑或其他材料將發(fā)生脫氣、揮發(fā)或?yàn)R射散釋，導(dǎo)致所述掃描腔室的真空度發(fā)生變化，使得所述基板101b進(jìn)行離子注入時(shí)，受掃描腔室的真空度變化導(dǎo)致所述基板的離子注入不均勻，影響所述基板的離子注入效果，本發(fā)明通過(guò)將所述掃描基板夾具攜帶的基板傾斜至設(shè)定角度φ后進(jìn)入掃描腔室中掃描；使得所述基板與掃描方向成一定夾角φ，讓離子束打在基板上的沖量的分量F作為維持基板運(yùn)動(dòng)抵抗高真空阻力的動(dòng)力，由于真空度變差時(shí)，所述離子束散失變大，掃描腔室內(nèi)的離子束束流變小，使得離子束打在基板上的沖量的分量減小，并且由于真空度變差，所述基板受到的阻力將變大，使得基板運(yùn)動(dòng)速度降低，從而使得打在基板上的離子的注入劑量得到自約束的調(diào)整；具體推導(dǎo)原理如下：

在基板進(jìn)行離子注入時(shí)，其掃描速度V和束流大小I決定了基板中離子的注入劑量其中l(wèi)為基板的掃描長(zhǎng)度。

V滿足：V＝V₀-A_f+A_F，其中V₀為基板在磁懸浮軌道勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度，A_f為由于非理想真空氣體阻力造成的減速度，A_F為離子束的離子打在傾斜的基板上提供的加速度。則其中M₀為基板和掃描基板夾具的質(zhì)量，f為所述基板受到的高真空阻力，F(xiàn)為維持基板運(yùn)動(dòng)抵抗高真空阻力的動(dòng)力。

如圖5所示，取水平向右為掃描方向，基板與掃描方向夾角為φ，其中，離子束沖擊傾斜的基板，提供垂直掃描方向的力為F₀，基板受掃描基板夾具及的反向的作用力為F₁，F(xiàn)₀分解為平行基板方向的力F₀²和垂直基板方向的F₀¹合力，平行基板方向的力F₀²不對(duì)基板做功，垂直基板方向的分力F₀¹和掃描基板夾具對(duì)所述基板的作用力F₁的合力F沿基板掃描方向，F(xiàn)作為維持基板運(yùn)動(dòng)抵抗高真空阻力的動(dòng)力。

如圖6所示，所述基板受掃描腔室中的空氣604的阻力f₀，將空氣阻力f₀分解為垂直于所述基板的的力f₀¹和平行基板方向的力f₀²，平行基板方向的力f₀²不對(duì)基板做功，垂直基板方向的力f₀¹和掃描基板夾具對(duì)所述基板向下的作用力f₁的合力f為基板所受阻力的合力，方向與掃描方向相反。

因此有：F＝F₀CosφSinφ，f＝f₀SinφSinφ；

由上式可知，在φ為45°時(shí)，離子束所產(chǎn)生的力最大，阻力f最大，且阻力動(dòng)力應(yīng)相等；通過(guò)將離子束打在基板上的沖量的分量F作為維持基板運(yùn)動(dòng)抵抗高真空阻力的動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)注入在所述基板上的離子的注入劑量隨真空度的波動(dòng)進(jìn)行自約束的調(diào)整；當(dāng)真空度變差時(shí)，所述離子束散失變大，掃描腔室內(nèi)的離子束束流變小，使得離子束打在基板上的沖量的分量減小，并且由于真空度變差，所述基板受到的阻力將變大，使得基板運(yùn)動(dòng)速度降低，從而使得打在基板上的離子的注入劑量得到自約束的調(diào)整；

具體地，所述裝置還包括用于產(chǎn)生等離子體的離子源600和用于引出帶狀離子束602的引出電極系統(tǒng)601。

如圖1所示，所述掃描基板夾具302攜帶基板101b傾斜至設(shè)定角度在推進(jìn)裝置的帶動(dòng)下進(jìn)入掃描腔室300中后，在所述掃描腔室300的磁懸浮軌道301的電磁支撐下勻速滑行，此時(shí)所述基板不受摩擦力作用，離子源600產(chǎn)生等離子體，在引出電極系統(tǒng)601的牽引下引出帶狀離子束602，并向所述基板101b進(jìn)行離子掃描，完成所述基板的離子注入。

優(yōu)選地，所述第一旋轉(zhuǎn)基座105和第二旋轉(zhuǎn)基座503分別連接有第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)和第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)，通過(guò)所述第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述第一旋轉(zhuǎn)基座105旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)所述第一裝卸載基板夾具旋轉(zhuǎn)至裝卸載位置103或轉(zhuǎn)換位置104；通過(guò)所述第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述第二旋轉(zhuǎn)基座503旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)所述第一裝卸載基板夾具502旋轉(zhuǎn)至裝卸載位置504或轉(zhuǎn)換位置505。

所述第三旋轉(zhuǎn)基座303連接有第三旋轉(zhuǎn)電機(jī)，通過(guò)所述第三旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述第三旋轉(zhuǎn)基座303旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)所述掃描基板夾具305旋轉(zhuǎn)至裝卸載位置304或掃描位置305。

優(yōu)選地，所述基板通過(guò)外部機(jī)械手(圖中未示出)裝載至所述第一裝卸載基板夾具中，并通過(guò)外部機(jī)械手從第二裝卸載基板夾具卸載已進(jìn)行離子注入的基板。

優(yōu)選地，所述推進(jìn)裝置為無(wú)刷式直線電機(jī)。

本發(fā)明一種離子注入裝置的具體實(shí)施過(guò)程為：在對(duì)基板的離子注入所述第一真空閘閥關(guān)閉，將第一裝卸載腔室轉(zhuǎn)換為大氣狀態(tài)，所述第一裝卸載基板夾具旋轉(zhuǎn)至裝卸載位置；當(dāng)所述第一裝卸載腔室轉(zhuǎn)換為大氣狀態(tài)后，所述第一大氣閘閥開啟，外部機(jī)械手將需要進(jìn)行離子注入的基板101a裝載到所述第一裝卸載基板夾具中；當(dāng)所述基板101a裝載到所述第一裝卸載基板夾具中后，所述第一大氣閘閥關(guān)閉，將所述第一裝卸載腔室轉(zhuǎn)換為真空狀態(tài)，并將所述第一裝卸載基板夾具旋轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)換位置；當(dāng)所述第一裝卸載基板夾具旋轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)換位置后，第一真空閘閥開啟，所述掃描基板夾具旋轉(zhuǎn)至裝卸載位置，所述第一卸載基板夾具同樣旋轉(zhuǎn)至裝卸載位置，所述第一裝卸載基板夾具釋放所述基板101a，所述掃描基板夾具接收所述基板并旋轉(zhuǎn)至掃描位置，所述第一真空閘閥關(guān)閉，所述掃描基板夾具302攜帶基板101b傾斜至設(shè)定角度后在推進(jìn)裝置的帶動(dòng)下在第一加速腔室200的加速軌道201上做加速運(yùn)動(dòng)并進(jìn)入掃描腔室300中；同時(shí)，所述第一加速腔室和所述掃描腔室300的真空度逐漸變大，當(dāng)所述掃描腔室300的真空度達(dá)到規(guī)定值時(shí)，所述基板開始進(jìn)行離子注入，此時(shí)所述掃描基板夾具302攜帶所述基板101b在所述掃描腔室300的磁懸浮軌道301的電磁支撐下不受摩擦力作用做勻速運(yùn)動(dòng)并進(jìn)行離子注入；

此時(shí)，所述第一真空閘閥處于關(guān)閉狀態(tài)，將所述第一裝卸載腔室轉(zhuǎn)換為大氣狀態(tài)后將所述第一裝卸載基板夾具旋轉(zhuǎn)至裝卸載位置并開啟大氣閘閥，外部機(jī)械手將需要進(jìn)行離子注入的基板101a裝載到所述第一裝卸載基板夾具中；當(dāng)所述基板101a裝載到所述第一裝卸載基板夾具中后，所述第一大氣閘閥關(guān)閉，將所述第一裝卸載腔室轉(zhuǎn)換為真空狀態(tài)，并將所述第一裝卸載基板夾具旋轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)換位置，等待掃描基板夾具接收所述基板101a；所述第二真空閘閥、第二大氣閘閥處于關(guān)閉狀態(tài)，將所述第二裝卸載腔室轉(zhuǎn)換為真空狀態(tài)，并將所述第二裝卸載基板夾具旋轉(zhuǎn)至裝卸載位置，等待卸載已進(jìn)行離子注入的基板501；

當(dāng)所述基板101b離子注入結(jié)束后，所述掃描基板夾具將已進(jìn)行離子注入的基板501運(yùn)送至第二加速腔室后，第二真空閘閥開啟，所述掃描基板夾具旋轉(zhuǎn)至裝卸載位置并釋放已進(jìn)行離子注入的基板501，所述第二裝卸載基板夾具接受所述已進(jìn)行離子注入的基板501后旋轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)換位置，所述掃描基板夾具旋轉(zhuǎn)至掃描位置，并反向加速至第一加速腔室接收基板101a進(jìn)行下一次離子注入；關(guān)閉第二真空閘閥，將第二裝卸載腔室轉(zhuǎn)換為大氣狀態(tài)，所述第二裝卸載夾具旋轉(zhuǎn)至裝卸載位置；當(dāng)所述第二裝卸載腔室轉(zhuǎn)換為大氣狀態(tài)后，第二大氣閘閥打開，外部機(jī)械手卸載所述已進(jìn)行離子注入的基板501。

如上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。