(57)【要約】変調電力供給システム（２３０）を注入装置で用いることで電圧のグリッチを最小限に抑えた、イオン注入システム及びイオン注入方法を開示する。変調電力供給システムは、従来の電源（３００）と、それぞれの電源と関連する制御ユニット（３１０）とを備え、グリッチ又はアークを検出した場合に、制御ユニットを用いてソーススイッチ（３２１）を開放することで電極から電源を分離し、放電スイッチ（３３１）を閉じることで電極の電荷をグランドへ速やかに消散させる。グリッチ状態が是正された後、制御ユニットは電源と電極との間の接続を修復する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン源と、
接地電位とは異なる電圧に維持される電極と、
前記電極と連絡する、変調電力供給システムと
を備える、イオン注入システムであり、
前記変調電力供給システムは、
第１端子及び第２端子を持つ電源と、
前記電源の前記第２端子に電気的に接続した第１端子、及び前記電極に電気的に接続した第２端子を持つ、ソーススイッチと、
グランドと電気的に接続した第１端子、及び前記電極に電気的に接続した第２端子を持つ、放電スイッチと、
グリッチを検出した後に、前記ソーススイッチ及び前記放電スイッチを作動させるように構成される制御ユニットと、
を備える、イオン注入システム。
【請求項２】
前記制御ユニットが、前記電源から移動する電流を表す入力を備える、請求項１に記載のイオン注入システム。
【請求項３】
前記制御ユニットが、前記入力を所定の範囲と比較して前記グリッチを検出する、請求項２に記載のイオン注入システム。
【請求項４】
前記グリッチを検出した場合に、前記制御ユニットは前記ソーススイッチを開放して、前記電源を前記電極から分離する、請求項１に記載のイオン注入システム。
【請求項５】
前記制御ユニットは、前記ソーススイッチを開放した後に前記放電スイッチを閉じる、請求項４に記載のイオン注入システム。
【請求項６】
前記電極と前記ソーススイッチの第２端子との間で電気的に直列なソースインピーダンスを更に備える、請求項１に記載のイオン注入システム。
【請求項７】
前記電極と前記放電スイッチの第２端子との間で電気的に直列な放電インピーダンスを更に備える、請求項１に記載のイオン注入システム。
【請求項８】
前記制御ユニットが、前記ソーススイッチを開放するのと同時に、前記放電スイッチを閉じる、請求項４に記載のイオン注入システム。
【請求項９】
前記電極は、引出電極を備え、抑制電極及び接地電極を更に備える、請求項１に記載のイオン注入システム。
【請求項１０】
接地電位とは異なる電圧に維持される少なくとも１つの電極を持つイオン注入システムのグリッチを最小限に抑える方法であり、
前記方法は、
電源を用いて前記電極に電流を供給する電流供給ステップと、
前記電極を前記電圧に維持するのに用いる前記電流を監視する電流監視ステップと、
前記監視した電流が所定の範囲を外れたときに、グリッチを検出する、グリッチ検出ステップと、
前記グリッチを検出した後に、前記電源を前記電極から電気的に分離する、電極分離ステップと、
前記グリッチを検出した後に、前記電極をグランドに電気的に接続する、グランド接続ステップと、
所定の時間後に、前記電極をグランドから電気的に分離する、グランド分離ステップと、
前記所定の時間後に、前記電極を前記電源に電気的に接続し、それによって電力を前記電極に戻す、電源接続ステップと、
を含む、方法。
【請求項１１】
制御ユニットを設け、前記制御ユニットが前記電流監視ステップ及び前記グリッチ検出ステップを行う、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ソーススイッチを設けて、前記電源と前記電極とを電気的に接続し、
前記制御ユニットは前記ソーススイッチを作動させる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
放電スイッチを設けて、グランドと前記電極とを電気的に接続し、
前記制御ユニットは前記放電スイッチを作動させる、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はイオン注入に関するものであり、特にイオン注入中の均一性に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
イオン注入は、導電率を変化させる不純物をワークピースに導入するための標準的技術である。望ましい不純物原料をイオン源でイオン化し、イオンを加速して所定のエネルギのイオンビームを形成し、イオンビームをワークピースの表面に向ける。ビーム中のエネルギイオンがワークピース原料の大部分へ浸透し、イオンがワークピース原料の結晶格子に埋め込まれ、望ましい導電性を持つ領域を形成する。
【０００３】
シリコンのワークピースを用いる機器の一例は、太陽電池である。高性能太陽電池を製造する若しくは生産するコストの削減、又は高性能太陽電池に対する効率の向上は、太陽電池の導入に対して世界中でプラスの影響を与える。これにより、このクリーンエネルギー技術をより広く利用できるようになる。
【０００４】
様々な太陽電池の構造が存在する。選択エミッタ（ＳＥ）と、くし形裏面接触（ＩＢＣ）とが、２つの一般的な構造である。ＳＥ太陽電池は、太陽光が当たる低濃度ドープ面にわたり、高ドーズ量のストライプを持つ。ＩＢＣ太陽電池は、太陽光が当たらない面にわたり、ｐ型ストライプ及びｎ型ストライプを交互に持つ。ＳＥ太陽電池及びＩＢＣ太陽電池の両方に、イオンを埋め込んで様々な領域をドーピングすることができる。
【０００５】
「グリッチ」はイオン注入工程で発生することがある。グリッチとは、イオン注入工程時のビーム品質の急激な低下と定義され、典型的には動作電圧の変化に起因する。このようなグリッチは、ビーム経路沿いの要素間の相互作用によって典型的に起こり、１つ以上の動作電圧に影響し、ビーム経路沿いの様々な場所で起こる。例えば、イオン注入装置は一般に、このビーム経路沿いにいくつかの電極を用いて、ビームを加速させ、ビームを減速させ、又は動作中に発生するスプリアス電子流を抑制する。これらの電極のそれぞれを、所定の電圧に維持する。しばしば、様々な電圧の電極が互いに近くに位置するために、電極間でアークが発生することがある。アークはどこにでも起き得るが、アークは一般に加速差、減速差又は抑制差によって起きる。例えば電源引出電圧と、電源抑制電圧と、電源ビーム電流との間の相互作用は、グリッチを発生させることがある。これらのグリッチを、電源のひとつからの電流の急激な変化として検出することができる。グリッチが、注入を妨げ、又は注入に影響を及ぼす場合、注入された太陽電池又は他のワークピースに悪影響を与えることがあり、注入された太陽電池又は他のワークピースが使用できなくなる可能性さえある。例えば、グリッチにより注入ドーズ量が低下することで、太陽電池の効率が低下することがある。このことは、注入されたワークピースのコストに影響することがある。したがって通常は、このようなグリッチの発生を最小限に抑える工程を採用し、可能ならばグリッチから回復する工程を採用する。
【０００６】
図１はグリッチを示す図である。ビーム電流を所定値１０に設定する。グリッチ１１は点線１２、１３を輪郭とする期間Δｔ中に発生し、ビーム電流が所定値１０よりも減少する。典型的なグリッチは、約１００ミリ秒間続くことがある。期間Δｔを最小限に抑えることで、注入されるワークピースに与える悪影響が小さくなる。電圧又は電流の変化を計測することで、グリッチ１１を感知することができる。急激な電圧崩壊又は急激な電流のサージによって、アーチは典型的に感知される。グリッチを検出した場合の解決策の一つは、イオンビーム電流をすぐにゼロまで減少させて、ワークピースの決められた位置での注入を終了することである。このことを、「ビームブランキング」とよぶ。図２は、イオンビームのブランキングを示す図である。時刻１００でグリッチがまず検出され、電圧がゼロまで低下し、その後ゆっくりと高まり、時刻１０１で所望の電圧レベルになる。時刻１００で同じく注入を停止し、時刻１００でのワークスペースの注入位置を保護する。例えば、次の１００ミリ秒以上かけて電圧が回復する前に、電圧を数十ミリ秒間ブランキングすることができる。電圧が所望の値の０．１〜０．５％内に回復した時、例えば時刻１０１で、ワークピースの注入停止位置から注入を継続することができる。このように、グリッチ状態が是正された時点で、グリッチが検出された時と、理想的にはワークピースの全く同じ位置で、理想的には同じビーム特性で、注入工程を再開させる。均一なドーピングプロファイルを達成することが目的であり、ビーム電流又はワークピース走査速度（露光時間）を制御することで、この目的を達成することができる。しかしながら、ブランキングには時間がかかり、スループットに悪影響を及ぼす。例えば、ワークピースをグリッジが起きた時の位置に正確に再配置しなければならず、イオンビームを正確に当該位置で再開する必要がある。スループットの減少は、コストの増加にもつながる。
【０００７】
グリッチによるドーズ量の損失をこのように修復するのに３０秒かかることがあり、このことは、太陽電池産業のスループット要求に対して、非常に多大な時間消費となり得る。イオン注入装置に接続された電圧源及び電流源の速度は、イオン注入装置の、イオンビームの安定性、及び注入の均一性を支配する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、ワークピース、特に太陽電池に注入する間に、グリッチから回復する、改善した方法が本技術分野で必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
変調電力供給システムを注入装置で用いることで電圧のグリッチを最小限に抑えた、イオン注入システム及びイオン注入方法を開示する。変調電力供給システムは、従来の電源と、それぞれの電源と関連する制御ユニットとを備え、グリッチ又はアークを検出した場合に、制御ユニットを用いて電極から電源を分離する。グリッチ状態が是正された後、制御ユニットは接続を修復する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ビームのグリッチを示す図である。
【図２】イオンビームのブランキングを示す図である。
【図３】ビームの様々なグリッチ期間に対する、ドーズ量対ワークピースのｙ方向位置を含む図である。
【図４】ビームラインイオン注入装置のブロック図である。
【図５】図４に示すビームラインイオン注入装置とともに用いる、変調電力供給システムのブロック図である。
【図６】図５の変調電力供給システムの動作を示すタイミング図である。
【図７】制御ユニットを用いて複数の電極を制御する、第２の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示をより良く理解するために、添付の図面を参照する。これらの図面を参照することにより本明細書に組み込む。
【００１２】
本明細書では、方法の実施形態をイオン注入装置と関連付けて説明する。ビームラインイオン注入装置、プラズマドーピングイオン注入装置又はフラッドイオン注入装置を使用することができる。任意のｎ型ドーパント及びｐ型ドーパントを使用することができるが、本明細書の実施形態はドーパントのみに限定されない。さらに、この工程の実施形態を、多数の太陽電池構造に適用でき、又は、半導体ウェハ、平面パネル若しくは発光ダイオード（ＬＥＤ）等の他のワークピースにさえも適用できる。したがって、本発明は下記の具体的な実施形態に限定されない。
【００１３】
上述したように、グリッチは、イオンビームの不均一の原因となることがあり、ワークピースへの注入の不均一の原因となることがある。しかしながら、この不均一性の程度はグリッチの期間に関連する。図３は、様々なグリッチ期間に対する、ドーズ量対ワークピースのｙ方向位置を含む図である。図３は、ｙ方向のビーム高さが１ｃｍと仮定し、２４ｃｍ／秒の走査速度でイオンビームを４回通過させた注入を表す。当然ながら、均一なドーズ量が望ましい。イオンビームがワークピースを走査する際に発生する、様々な期間のグリッチをモデル化する。例えば５０ミリ秒のグリッチは、ワークピースのグリッチが影響する領域で、ドーズ量に２０％超の影響を与えることがある。ある実施形態では、この低下が、例えば太陽電池の効率が減少し得るほどになることがある。期間を短くすることで、ワークピースに対する影響を、無視できる程度又は許容できる程度にすることができる。例えば、１０ミリ秒のグリッチは、影響領域で、ドーズ量が約６％のみ減少することがある。同様に、２０ミリ秒のグリッチは、影響領域に、約１２％の影響を与えることがある。したがって、グリッチをこれらの期間まで短くさせることができれば、太陽電池の効率に実質的に影響しなくなり、是正行為が不要とできるために、スループットが低下しなくなる。
【００１４】
図４は、ビームラインイオン注入装置２００の簡略ブロック図である。一例として、この装置は、半導体のワークピース、又は太陽電池のワークピースを、ドーピングすることができる。ビームイオン注入装置２００が、イオンを生成できるビームラインイオン注入装置の多数例の一例にすぎないことを、当業者は理解できるであろう。したがって、本明細書で開示する実施形態は、図４のビームラインイオン注入装置２００のみに限定するものではない。
【００１５】
一般に、ビームラインイオン注入装置２００はイオン源２８０を備え、イオンビーム２８１を形成するイオンを生成する。イオン源２８０は、イオンチャンバ２８３を備えることができる。イオンチャンバ２８３にガスを供給し、ガスをイオン化する。ある実施形態では、このガスは、水素、ヘリウム、他の希ガス、酸素、窒素、ヒ素、ホウ素、リン、アルミニウム、インジウム、アンチモン、カルボラン、アルカン、他の高分子化合物、若しくは他のｐ型若しくはｎ型ドーパントとでき、これらを含むことができ、又はこれらを含有することができる。このように生成されたイオンをイオンチャンバ２８３から引き出して、イオンビーム２８１を形成する。イオンビーム２８１は引出電極２８４ａを通過する。
【００１６】
エンドステーション２１１は、ワークピース１３８等の１つ以上のワークピースを、イオンビーム２８１の経路で支持し、所望の種のイオンをワークピース１３８に注入する。エンドステーション２１１はプラテン２９５を備え、１つ以上のワークピース１３８を支持することができる。エンドステーション２１１は、ワークピース１３８をイオンビーム２８１の横断面の長さ次元に対して垂直に移動させるための（図示しない）スキャナを備えることもでき、それによってイオンをワークピース１３８の全面にわたって分布させることができる。イオンビーム２８１を図示したが、他の実施形態ではスポットビームを生成することができる。イオン注入中に、イオンビームが横断する全経路を真空にすることを、当業者は理解するであろう。ビームラインイオン注入装置２００は、当業者が既知の更なる構成要素を備えることができ、ある実施形態ではホットイオン注入又はコールドイオン注入を利用することができる。
【００１７】
イオン源２８０とワークピース１３８との間の経路で、イオンビーム２８１は様々な構成要素を通過する。これらの構成要素は、例えば抑制電極、接地電極、質量分析器及び角度補正磁石を備えることができる。質量分析器は、分解用磁石と、分解用開口部を持つ遮蔽電極とを備えることができる。分解用磁石は、所望のイオン種のイオンが分解用開口部を通過できるように、イオンビーム２８１中のイオンを偏向させる。不要なイオン種は分解用開口部を通過せず、遮蔽電極は不要なイオン種をブロックすることができる。所望のイオン種のイオンは分解用開口部を通過し、角度補正磁石へ移動できる。角度補正磁石は所望のイオン種のイオンを偏向させることができ、イオンビームを拡散イオンビームからリボン型イオンビームに変えることができる。リボン型イオンビームは、実質的に平行なイオン軌道を持つ。他の実施形態では、イオン注入装置２００は、質量分析器又は角度補正磁石を備えていない。ある実施形態では、ビームラインイオン注入装置２００は、加速ユニット又は減速ユニットを更に備えることができる。
【００１８】
これらの構成要素のいくつかの電圧を相違させることができ、これらの電圧を供給するために、複数の電源供給システムを必要とする。図４には、５つの電源供給システム２３０ａ−２３０ｅが図示されているが、より多数又はより少数の電源供給システムを備えることができる。この図では、電源供給システム２３０ａを用いてイオンチャンバ２８３付近の引出電極２８４ａにバイアスをかける。電源供給システム２３０ｂ−２３０ｅを用いて、ビームラインに沿った他の構成要素２８４ｂ−２８４ｅにバイアスをかけることができる。構成要素２８４ｂ−２８４ｅは、加速電極又は減速電極、抑制電極、分解用磁石及び角度補正磁石を含むことができる。ビームラインイオン注入装置２００で用いる構成要素を変えることができ、ある実施形態では、上述した構成要素の１つ以上を備えないようにできる。したがって、構成要素２８４ｂ−２８４ｅのすべてよりも多数又は少数の構成要素を備えることができる。これらの電源供給システム２３０ａ−２３０ｅを用いて、必要に応じて、正電圧又は負電圧を供給することができるが、用いられる電圧は本開示に限定されない。さらに、本開示で用いる用語「電極」は、グランドとは異なる電圧に維持される、電極及び任意の構成要素を示す。
【００１９】
ある特定の実施形態では、２つのみの電力供給システムを用いる。この実施形態では、３つのみの電極２８４ａ−２８４ｃを用いる。ここで電極２８４ａは引出電極であり、電極２８４ｂは抑制電極であり、電極２８４ｃは接地電極である。この実施形態では、電源供給システムの１つを用いて、抑制電極２８４ｂに、グランドに対して負のバイアスをかける。引出電力供給システム２３０ａを用いて、イオン源２８０に、グランドに対して正のバイアスをかける。グリッチが発生し得る、３つの具体例が存在する。第１に、正のバイアスをかけられた、引出電極２８４ａは、負のバイアスをかけられた、抑制電極２８４ｂへアークを発生させ得る。第２に、負のバイアスをかけられた、抑制電極２８４ｂは、接地電極２８４ｃへアークを発生させ得る。最後に、正のバイアスをかけられた引出電極２８４ａは、接地電極２８４ｃへアークを発生させ得る。
【００２０】
他の実施形態では、イオン注入装置２００に減速電極及び加速電極を用いることもできる。このイオン注入装置は、それぞれの電極用の追加的な電力供給システムを必要とする。注入装置内の電力供給システムがより多数になるため、当該イオン注入装置もグリッチの発生回数を増加させる。
【００２１】
電圧しきい値を下回る値までの電圧崩壊によって、又は電流しきい値を上回る電流上昇によって、グリッチに対応するアーク放電を感知することができる。電圧源のアークの検出を改善することで、グリッチの期間をより良く制御することができる。アークをより早く検出し、電圧をより早く回復することで、グリッチの期間を１ミリ秒未満に維持することができる。このことで、ワークピースへの注入を所望のドーズ量の６％以内にでき、このことは太陽電池等のワークピースで許容範囲となり得る。
【００２２】
上述したように、グリッチの期間を十分に短くすることで、太陽電池の効率への影響をなくすことができ、製造スループットが減少しないようにできる。したがって、グリッチを約１ミリ秒まで短くすることが望ましい。現在入手可能な高圧電源の大部分は、アーク検出が低速であり、回復が非常に低速である。実際に、ある実施形態では、グリッチ後に電源が公称値に復帰するまで、数百ミリ秒かかることがある。
【００２３】
図５は、図４に示すビームライン注入装置２００又は他の注入装置に用いる、変調電力供給システム２３０のブロック図を示す。変調電力供給システム２３０は、高圧電源３００を備える。任意の適切な高圧電源を使用することができる。電源３００の一方の端子を典型的には接地し、反対側の端子をソーススイッチ３２１の一方の端子に電気的に接続する。ソーススイッチ３２１及び放電スイッチ３３１を、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＭ、ＩＧＣＴデバイスのような、半導体ベースのソリッドステートパワースイッチ等の、任意の適切なスイッチとできる。また、真空管又は三極管を含むがこれらに限定されない、他のスイッチを使用することもできる。ソーススイッチ３２１の第２端子は、ソースインピーダンス３２０の一方の端子に電気的に接続される。ソースインピーダンス３２０の第２端子は、（図４の電極２８４ａ−２８４ｅのひとつ等の）電極に電気的に接続される。ソースインピーダンス３２０の第２端子は、放電インピーダンス３３０の一方の端子にも電気的に接続される。放電インピーダンス３３０の第２端子は、放電スイッチ３３１の一方の端子に電気的に接続される。放電スイッチ３３１の第２端子は、グランドに電気的に接続される。ソーススイッチ３２１及び放電スイッチ３３１を、ＯＮ／ＯＦＦ時間がサブマイクロ秒の、高速スイッチング要素とすることができる。これにより、ソーススイッチ３２１及び放電スイッチ３３１は、スイッチング動作中、高ピーク値電流を受けることができる。そのため、ソースインピーダンス３２０及び放電インピーダンス３３０を用いて、ソーススイッチ３２１及び放電スイッチ３３１を通る電流量をそれぞれ制限することができる。ソースインピーダンス３２０及び放電インピーダンス３３０は、電流を制限する誘導要素を備えることができる。他の実施形態では、ソースインピーダンス３２０及び放電インピーダンス３３０を使用しない。この実施形態では、ソーススイッチ３２１の第２端子は、（図４の電極２８４ａ−２８４ｅの一つ等の）電極に直接電気的に接続される。同様に、放電スイッチ３３１の第１端子は、ソーススイッチ３２１の第２端子に直接電気的に接続される。
【００２４】
制御ユニット３１０は、ソーススイッチ３２１及び放電スイッチ３３１を作動させる。制御ユニット３１０を、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ又は専用計算装置等の、任意の処理装置とすることができる。制御ユニット３１０は、関連する記憶素子を持つことができる。記憶素子は、本明細書に記載のアルゴリズム及びルーチンを実装するのに必要な、コンピュータが読み取りできる命令を含む。また、制御ユニット３１０は、少なくとも１つの入力３１１も持ち、入力３１１を用いて電源３００に関連するグリッチ又はアークを検出する。ある実施形態では、入力３１１はアナログ入力であり、その入力信号は電源３００が供給する電流を示す。例えば、図４は、それぞれの変調電力供給システム２３０ａ−２３０ｅに関連する電流モニタ２３１ａ−２３１ｅを示し、電流モニタ２３１ａ−２３１ｅは、それぞれの電極又は構成要素２８４ａ−２８４ｅへの電力供給に用いる電流を計測する。他の実施形態では、入力３１１はアナログ入力であり、この入力は電極又は構成要素２８４ａ−２８４ｅに印加される電圧と既知の関係を持つ電圧である。更なる他の実施形態では、入力３１１を、エンコードした値を受け取るシリアルインタフェース等のデジタル信号とすることができる。更なる他の実施形態では、制御ユニット３００の外部で比較器を使用し、入力３１１を、電流又は電圧が所望の範囲内であるかについてのバイナリ表示とする。この実施形態では、制御ユニット３１０は、比較器がしきい値を設定するために使用する、出力を持つことができる。
【００２５】
これらの実施形態のそれぞれにおいて、制御ユニット３１０は、入力３１１を監視し、入力３１１が所定の範囲内であるか判定する。電流モニタ２３１について、制御ユニット３１０は許容範囲を設定することができ、この範囲外の任意の値をグリッチと判断する。ある実施形態では、アーク又はグリッチの極性により、電流はいずれの方向にもなり得るため、この範囲は正のしきい値及び負のしきい値の両方を持つ。
【００２６】
図６は、下記のタイミングシーケンスを図示したタイミング図である。図５の制御ユニット３１０は、入力３１１を連続的に監視する。図６の期間４００で図示するように、入力３１１が所定の範囲内にある場合には、ソーススイッチ３２１は閉じたままであり、放電スイッチ３３１は開放されたままである。これにより、電源３００が、図４の電極又は構成要素２８４ａ−２８４ｅへ電気的に接続される。図６に示すグリッチ４０５等によって、図５の入力３１１がこの範囲から逸脱する場合には、制御ユニット３１０は時刻４１０でソーススイッチ３２１を作動させ開放する。このことで、電源３００を、グリッチを受ける電極又は他の構成要素から分離する。第１遅延時間ｔ１の後、制御ユニット３１０は時刻４２０で放電スイッチ３３１を閉じる。これにより、電極又は他の構成要素に存在する電荷を速やかに消散させる。その結果、時刻４３０で図示されるように、電極の電圧が０ボルトになる。電極又は他の構成要素から電荷を取り除くことは、アーク又はグリッチの原因を取り除くのにも役立ち得る。第２時間ｔ２の後、時刻４４０の制御で放電スイッチ３３１を開放することによって、電極又は構成要素をグランドから分離する。第２時間ｔ２は、システムのブランキング時間を決める。第３時間ｔ３の後、制御ユニット３１０は時刻４５０でソーススイッチ３２１を閉じ、そのことで電力が電極２８４ａ−２８４ｅに戻る。時間と共に、電極の電圧は所望の電圧に戻る。時間ｔ１及びｔ３を、ｔ２に対して小さくすることができる。例えば、ｔ１及びｔ３の合計を数マイクロ秒の範囲内にできる一方、ｔ２を数百マイクロ秒〜数ミリ秒とすることができる。
【００２７】
したがって、制御ユニット３１０を、記憶素子中のプログラム可能なパラメータを用いて、多数のパラメータを制御するように構成することができる。これらのパラメータは、グリッチを検出するしきい値を含む。このしきい値を調整することで、より高速なグリッチの検出を達成できる。また必要に応じて、制御ユニット３１０は、ソーススイッチ３２１の開放と放電スイッチ３３１の閉鎖との間の時間（すなわちｔ１）を制御することができる。同様に、制御ユニット３１０は、放電スイッチ３３１の開放とソーススイッチ３２１の開放との間の時間（すなわちｔ３）を制御することができる。例えば、時間ｔ１及びｔ３を、ソーススイッチ３２１及び放電スイッチ３３１のスイッチング特性に基づいて選択することができる。なお、ある実施形態では、制御ユニット３１０からの単一の出力を用いて両スイッチを同時に制御できるように、ソーススイッチ３２１及び放電スイッチ３３１を構成することができる。例えば、スイッチの一方をＮチャネルＭＯＳＦＥＴとし、スイッチの他方をＰチャネルＭＯＳＦＥＴとすることができる。それから、制御ユニット３１０からの単一の出力を用いて両スイッチを同時に作動させることができる。制御ユニット３１０が様々なブランキング時間を持つようにプログラムすることもできる。このブランキング時間は、放電スイッチ３３１が閉じている間の時間である。ある実施形態では、ブランキング時間を数十マイクロ秒又は数百マイクロ秒ほどの短さとすることができる。他の実施形態では、ブランキング時間を数ミリ秒とすることができる。システムに蓄えられたエネルギ、ひいては、この蓄えたエネルギを放出するのに必要な時間に基づいて、ブランキング時間を調整することができる。要求される均一性等のプロセス要求によってブランキング時間を調整することができる。ブランキング時間は実装に固有とすることができ、ブランキング時間の値に制限は設けられていない。ある実施形態では、特定の用途に対するブランキング時間を約１００マイクロ秒の短さとすることができる。他の実施形態では、数ミリ秒等の、より長いブランキング時間を採用することができる。
【００２８】
ある実施形態では、ブランキング時間を電源３００の復帰時間よりも短くすることができる。言い換えれば、グリッチの後、電源３００は調整された出力を再開させるのに、しばしば数ミリ秒の範囲の、ある時間を必要とすることがある。したがって、使用する電源３００が大きな出力キャパシタンスを持ち、蓄えたエネルギが、ソーススイッチ３２１が閉じた後に発生し得るドループを制御できることは有益である。出力キャパシタンスがより小さい場合には、ブランキング時間を短くしてドループを最小限に抑え、蓄えたエネルギを減らすプロセスを複数回繰り返すことができる。
【００２９】
ある実施形態では、それぞれの変調電力供給システム２３０は、それぞれの電源３３０のためのソーススイッチ３２１及び放電スイッチ３３１を制御するために用いられる、専用の制御ユニットを持つ。しかしながら、図７に示すように、他の実施形態では、複数の電源５００ａ−５００ｃ及びスイッチの間で制御ユニット５１０を共有する。例えば、図７に示すように、単一の制御ユニット５１０を使用して、それぞれの電極から入力５１１ａ−５１１ｃを受け取ることができ、これらそれぞれの電極と関連するソーススイッチ５２１ａ−５２１ｃ及び放電スイッチ５３１ａ−５３１ｃを制御することができる。すでに述べたように、ソースインピーダンス５２０ａ−５２０ｃ及び放電インピーダンス５３０ａ−５３０ｃを使用することもできる。図７では、３つの電極を持つ単一の制御ユニット５１０を使用しているが、当然ながら本開示は、スイッチの数又は制御ユニットの数を特定のものに限定するものではない。制御ユニット５１０には複数電極に対して可視性がある。したがって、必要に応じて、ある実施形態では、グリッチに関連する電源５００のみを分離するように、制御ユニット５１０をプログラミングすることができる。他の実施形態では、制御ユニット５１０は、いずれかの電極でグリッチを検出したときに、電源５００ａ−５００ｃのすべてを分離することができる。
【００３０】
変調電力供給システムを使用することで、ドーズ量の厳密な均一性が要求されない太陽電池等の半導体を、高スループットで製造する方法が可能となる。そのような実施形態では、プラテン２９５にワークピースを配置する。その後イオン注入システムの様々な構成要素を活性化させることで、イオンをワークピースに向かわせる。変調電力供給システムは、任意のグリッチの期間を最小限に抑える役割を果たし、ひいてはドーズ量の均一性を約１％以内に維持するのに役立つ。ある実施形態では、（図示しない）監視コントローラが、ワークピースに向かうビーム電流を監視する。ビーム電流の低下が、０．５〜３％、好ましくは１％等の、特定の限度内である限り、ドーズ量の均一性は許容範囲にあり、イオン注入を継続することが許容される。この範囲よりも大きく低下すると、許容できないドーズ量の変化が発生して、ワークピースが太陽電池として役に立たなくなるおそれがある。この場合には、ビーム電流が公称レベルに復帰するまでの間、ワークピースの走査を停止する。
【００３１】
本開示内容は、本明細書で説明した特定の実施形態の範囲に限定されるものではない。実際、本明細書で説明した実施形態に加えて、前述した説明及び添付図面から、本開示の他の様々な実施形態及び本開示に対する変形例が、当業者にとって自明である。したがって、そのような他の実施形態および変形例が本開示内容の範囲に含まれることを意図する。さらに本明細書では、特定の目的、特定の環境及び特定の実装に関して説明しているが、本開示内容の有用性が本明細書の記載に限定されるものではなく、本開示内容は様々な目的及び様々な環境で有益に実施されることを、当業者は理解することができる。したがって、本明細書で説明した内容の全容及び精神を考慮して、特許請求の範囲の記載を解釈すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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