Устройства для ионной имплантации в Китае

Когда говорят про Устройства для ионной имплантации в Китае, многие сразу представляют себе копии западных систем — и это первое заблуждение. На деле за последние десять лет тут выросла своя школа, где сочетают недорогие компоненты с адаптацией под местные техпроцессы. Но есть нюанс: даже китайские инженеры иногда переоценивают, насколько их вакуумные системы стабильны в условиях высокой влажности.

Как мы пришли к собственным разработкам

В 2015 году мы в ООО Далянь Синьцзиян Индустрия начали с обслуживания импортных имплантеров, но быстро уперлись в логистику запчастей — ждать фильтры или катоды по 4 месяца было неприемлемо для заводских графиков. Пришлось собирать первую свою испытательную установку на базе старого советского вакуумного бокса. Помню, тогда не учли, что местные насосы дают вибрацию, которая сбивает юстировку — пучок ионов ?гулял? на 2–3 мм у мишени.

Сейчас наш цех с постоянной температурой в 1000 м2 — это не просто помещение, а зона, где тестируем стабильность работы ионных источников при перепадах влажности. Далянь — портовый город, и соляной воздух быстро выедает алюминиевые кожухи, если не добавить гальванику. Пришлось перейти на нержавейку, хотя это удорожало конструкцию на 15%.

Кстати, о материалах: в устройствах для ионной имплантации часто экономят на охлаждении магнитов, но мы на своей линии в сборочном цеху ставим медные трубки с принудительным обдувом — иначе при длительной имплантации кремниевых пластин дрейф параметров достигает 7–8%.

Оборудование и его адаптация под реальные задачи

У нас в парке 102 единицы оборудования, включая обрабатывающие центры, но для ионной имплантации

Одна из первых наших неудач — это когда взяли стандартный источник ионов с напряжением 80 кВ, но не учли, что местные сети в промзоне дают просадки до 190 В. В итого пучок ?плыл? каждые 20 минут. Пришлось ставить стабилизаторы с запасом по мощности — теперь все новые системы тестируем при 185–250 В.

Ещё момент: многие производители в Китае до сих пор используют общие ШИМ-модули для управления магнитами, но мы перешли на дискретные схемы — да, дороже, зато нет паразитных резонансов на высоких частотах. Это особенно важно, когда имплантируешь карбид кремния — там нужна точность по энергии до 0,5 кэВ.

Пример из практики: имплантация в солнечные элементы

В 2020 году мы поставили установку для ионной имплантации на завод по производству фотоэлементов в Цзянсу. Заказчик жаловался, что после обработки p-типа эффективность падала на 1,2%. Оказалось, их технологи не чистили пластины от органических остатков перед загрузкой — наши вакуумные насосы забивались за 2–3 цикла.

Пришлось переделывать систему загрузки: добавили отсек с УФ-озоновой очисткой прямо в шлюзе. Это увеличило стоимость линии на 12%, но стабильность параметров выросла до 99,3% между циклами. Кстати, тогда же пришлось заменить стандартные графитовые держатели пластин на керамические — из-за термоудара при отжиге графит давал трещины.

Сейчас все новые системы мы комплектуем датчиками частиц в вакуумной линии — они стоят копейки, но экономят часы на диагностике. Раньше приходилось разбирать камеру полностью, если давление не падало ниже 10?? Торр.

Что не всегда пишут в спецификациях

Например, ресурс filaments в ионных источниках. Производители заявляют 500 часов, но в реальности при работе с кислородом или азотом мы меняем их каждые 300–350 часов. И это если напряжение накала стабилизировано с точностью до 0,1 В — иначе эмиссия падает уже через 200 часов.

Ещё один момент — совместимость с местными хладагентами. В Китае до сих пор используют фреон R22, который агрессивен к медным трубкам в охладителях магнитов. Мы в ООО Далянь Синьцзиян Индустрия перешли на R410A, но пришлось менять всю обвязку — стандартные паяные соединения текли через полгода.

И да, никогда не экономьте на вакуумных уплотнениях. Ставили как-то дешёвые фторопластовые кольца от местного поставщика — через месяц в системе был фонтан течей. Вернулись на Viton, хоть и дороже в 3 раза.

Перспективы и ограничения

Сейчас мы в ООО Далянь Синьцзиян Индустрия экспериментируем с имплантацией в широкозонные полупроводники — но тут есть сложность с отжигом. Стандартные печи RTP не дают нужной температуры для GaN, пришлось заказывать индукционный нагрев отдельно.

Ещё одно направление — портативные установки для НИИ. Сделали прототип на 50 кВ, но столкнулись с тем, что без водяного охлаждения магниты перегреваются за 10 минут работы. Пришлось добавлять компактные чиллеры — получилось громоздко, но для лабораторий сгодятся.

В целом, китайские устройства для ионной имплантации уже догоняют корейские по надёжности, но отстают в энергоэффективности. Наша следующая цель — снизить энергопотребление на 20% без потерь в стабильности пучка. Кажется, помогут транзисторы SiC в блоках питания — испытания начались в прошлом месяце.