[发明专利]一种离子注入机束流与剂量测控装置及剂量控制方法

权利要求书

1.一种离子注入机束流与剂量测控装置，包括CPU单元；其特征在于，所述CPU单元与SPI通信接口模块、ADC模块、通道程控开关、档位程控开关、束流/剂量程控开关、剂量积分电路、峰值捕捉电路、波形发生电路连接；所述SPI通信接口模块与所述ADC模块连接；所述ADC模块与所述束流/剂量程控开关连接；所述束流/剂量程控开关与所述峰值捕捉电路、剂量积分电路连接；所述束流/剂量程控开关、峰值捕捉电路、剂量积分电路均与所述档位程控开关连接；所述档位程控开关与所述通道程控开关连接；所述通道程控开关与离子注入机的法拉第杯接入端口连接。

2.根据权利要求1所述的离子注入机束流与剂量测控装置，其特征在于，所述CPU单元型号为PIC18C452。

3.根据权利要求1或2所述的离子注入机束流与剂量测控装置，其特征在于，所述波形发生电路型号为AD768AR。

4.根据权利要求3所述的离子注入机束流与剂量测控装置，其特征在于，所述通道程控开关、档位程控开关、束流/剂量程控开关均采用固态继电器组。

5.根据权利要求4所述的离子注入机束流与剂量测控装置，其特征在于，所述剂量积分电路包括第一运算放大器，所述第一运算放大器负输入端和输出端之间并联有两个电容支路，所述两个电容支路并联；所述第一运算放大器正输入端接地；所述第一运算放大器的两个电源引脚分别输入+15V电源和-15V电源；所述两个电源引脚各与一个接地电容连接；所述第一运算放大器的两个偏置调整端通过可调电阻连接；所述可调电阻与+15V电源连接。

6.根据权利要求5所述的离子注入机束流与剂量测控装置，其特征在于，所述峰值捕捉电路包括第二运算放大器；所述第二运算放大器的两个电源引脚分别输入+15V电源和-15V电源；所述第二运算放大器的两个电源引脚各与一个电容连接，所述电容接地；所述第二运算放大器的输出端与场效应晶体管的漏极和源极连接。

7.一种利用权利要求1所述的离子注入机束流与剂量测控装置控制离子注入剂量的方法，其特征在于，该方法为：

离子注入前，通过所述通道程控开关，选择合适的法拉第杯，通过所述束流/剂量程控开关，选择束流峰值采集功能，通过读取AD转换数据，确定合适的档位并通过档位程控开关选择档位；通过所述通道程控开关，选择合适的法拉第杯，通过所述束流/剂量程控开关，选择束流采集功能，水平方向移动法拉第杯同时采集不同位置的束流值，通过水平方向的束流密度分布产生校准的扫描波形，并将扫描波形数据存入到CPU单元的波形数据寄存区；

离子注入时，采用垂直机械扫描运动和水平方向电场扫描运动将离子均匀地植入到晶片表面；所述晶片所在平面与法拉第杯所在平面垂直；垂直机械扫描时，每运动一个等距离ΔS，向CPU单元发出一个触发脉冲，即位置同步信号；CPU单元检测到该触发信号，输出一个“W”型扫描波形，控制离子束水平方向返复扫描4次，完成一次剂量Q采集，即单次注入机离子密度为D = Q / (ΔS * W )，其中W为法拉第杯开口宽度。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，ΔS取值为1.27mm、0.635mm、0.508mm、0.381mm中的一种。