一种离子注入机剂量高精度检测控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种离子注入机剂量高精度检测控制器，该控制器包括微处理器、输入保护电路、精密I/V变换电路、峰值检测电路、滤波电路、积分电路、A/D转换器、通信接口电路、自校准电流源电路、扫描波形发生电路、I/O控制电路和液晶显示电路。利用多通道精密I/V变换电路将输入的离子束流变换成电压，对该电压进行峰值检测、滤波和积分之后送入A/D转换器，A/D转换结果输入微处理器，测量出离子束流电流值，实现对离子注入剂量的精确检测；微处理器控制精密I/V变换电路的输入电流档位自动切换，实现多通道、多档位束流与剂量精确采集功能。控制扫描波形发生电路产生行扫描和场扫描两路扫描信号，控制外部高压放大电路输出高压扫描电压，实现离子的扫描注入控制；控制外部束流输出器的输出量，实现对离子注入剂量的精确控制。本实用新型能够实现离子注入剂量的精确检测和剂量的均匀性控制。
【专利说明】
一种离子注入机剂量高精度检测控制器
技术领域
[0001]本实用新型涉及离子注入机注入剂量的精度检测与控制，属于电子信息领域。
【背景技术】
[0002]离子注入机是半导体器件制造中最关键的掺杂设备之一，是将离子按设定的剂量均匀地、精确地注入到整个晶片表面的装置。
[0003]离子注入过程中由于各种原因会引起注入剂量的不均匀，注入剂量少的地方方块电阻大，注入剂量多的地方方块电阻小。注入的不均匀会引起扩散工艺中放大倍数控制困难，并且可能引起大量报废，因此注入的均匀性成为稳定的工艺中最致命的参数。离子注入机剂量均匀性控制技术是离子注入机的关键技术之一，必须采取基于各种控制与测量方法和装置将离子按设定的剂量均匀地、精确地注入到整个晶片表面。
[0004]国内传统的离子注入机剂量均匀性控制不能满足微纳米器件制造中半导体掺杂工艺的要求，因此，致力于研究和发展高性能离子注入剂量高精度检测控制器、提升国产离子注入机设备制造水平十分重要。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种离子注入机注入剂量的高精度检测与控制装置，实现离子注入机剂量的高精度检测和均匀性控制。
[0006]本实用新型采用的技术方案是:这种离子注入机剂量高精度检测控制器，包括微处理器、输入保护电路、精密I/V变换电路、峰值检测电路、滤波电路、积分电路、A/D转换器、通信接口电路、自校准电流源电路、扫描波形发生电路、高压电放大电路、I /0控制电路和液晶显示电路，所述微处理器的输入端分别连接至A/D转换器和通信接口电路，微处理器的输出端连接至扫描波形发生电路、I/O控制电路和液晶显示电路，所述A/D转换器的输入端与峰值检测电路、滤波电路和积分电路的输出端相连接，所述峰值检测电路、滤波电路和积分电路的输入端连接精密I /V变换电路的输出端，所述精密I /V变换电路的输入端连接输入保护电路，所述I /0控制电路的输出端分别与输入保护电路、精密I /V变换电路、峰值检测电路、滤波电路、积分电路和高压电放大电路的控制端相连接，所述扫描波形发生电路的输出端与高压电放大电路输入端相连接。利用多通道精密I /V变换电路将输入的电子束流变换成电压，对该电压进行峰值检测、滤波和积分之后送入A/D转换器，A/D转换结果输入微处理器，测量出离子束流电流值。峰值检测电路完成离子注入剂量均匀度检测;积分电路完成离子注入的累计剂量检测;滤波电路完成离子实时注入剂量的精确检测;微处理器通过这三种检测结果，控制外部束流输出器的输出量，实现对离子注入剂量的精确控制。微处理器控制精密I/V变换电路的输入电流档位自动切换，实现多通道、多档位束流与剂量精确采集功能;控制扫描波形发生电路产生行扫描和场扫描两路扫描信号，控制高压电放大电路输出高压扫描电压，实现离子剂量注入的均匀性控制。
[0007]上述的一种离子注入机剂量高精度检测控制器，所述的微处理器采用采用STM32103VBT6芯片，所述的A/D转换器采用18位的高精度AD7609芯片。
[0008]上述的一种离子注入机剂量高精度检测控制器，所述的I/O控制电路包括若干光电隔离芯片PC817和一个驱动模块ULN2003A芯片，所述的通信接口电路包括一个RS232、RS485串行通信接口和光纤通信接口。
[0009]上述的一种离子注入机剂量高精度检测控制器，所述的液晶显示电路采用IXD12864液晶显示屏，显示束流的大小、控制器的启/停，系统工作状态等相关信息。
[0010]上述的一种离子注入机剂量高精度检测控制器，所述的峰值检测电路包括一个精密高速运算放大器0PA627，一个极低漏电流场效应管、极低漏电流精密电容、放电电阻和模拟开关。
[0011]上述的一种离子注入机剂量高精度检测控制器，所述的精密I/V变换电路包括一个精密高速运算放大器0PA627，6个高速继电器和6个不同阻值的精密电阻，根据输入电流的大小，由微处理器控制继电器将输入电流高速切换到6个不同阻值支路，控制输出电压的大小在一个合适的区域值，快速实现多通道、多档位束流精确采集功能。
[0012]上述的一种离子注入机剂量高精度检测控制器，所述的自校准电流源电路由精密基准电压芯片REF102BP，4个高精密电阻、精密运放0PA627，模拟开关和继电器构成，实现束流自检和自校准，或作为束流输入的叠加信号。
[0013]本实用新型的技术效果在于:可以实现离子注入机工作过程中离子注入剂量的精确检测和均匀性控制。
[0014]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的组成框图；
[0016]图2为本实用新型的多通道精密I/V变换电路；
[0017]图3为本实用新型的峰值检测电路；
[0018]图4为本实用新型的自校准电流源电路。
【具体实施方式】
[0019]参见图1，整个系统微处理器、输入保护电路、精密I/V变换电路、峰值检测电路、滤波电路、积分电路、A/D转换器、通信接口电路、自校准电流源电路、扫描波形发生电路、高压电放大电路、I /0控制电路和液晶显示电路。利用多通道精密I /V变换电路将输入的电子束流变换成电压，对该电压进行峰值检测、滤波和积分之后送入A/D转换器，A/D转换结果输入微处理器，测量出离子束流电流值。峰值检测电路完成离子注入剂量均匀度检测;积分电路完成离子注入的累计剂量检测;滤波电路完成离子实时注入剂量的精确检测;微处理器通过这三种检测结果，控制外部束流输出器的输出量，实现对离子注入剂量的精确控制。微处理器控制精密I/V变换电路的输入电流档位自动切换，实现多通道、多档位束流与剂量精确采集功能;控制扫描波形发生电路产生行扫描和场扫描两路扫描信号，控制高压电放大电路输出高压扫描电压，实现离子剂量注入的均匀性控制。
[0020]本实用新型的精密I/V变换电路原理图如图2所示，由一个精密高速运算放大器0PA627，6个高速继电器和6个不同阻值的万分一高精密电阻组成，根据输入电流的大小，由微处理器控制继电器将输入电流高速切换到6个不同阻值支路，控制输出电压的大小在一个合适的区域值，快速实现多通道、多档位束流精确采集功能。
[0021]图3是本实用新型的峰值检测电路，由精密高速运放0PA627、一个极低漏电流场效应管(用作二极管)、极低漏电流的精密电容CP1、放电电阻和模拟开关构成，实现准确而快速的检测峰值电压。每次检测峰值电压前，通过放电电阻和模拟开关对CP进行放电。
[0022 ]图4是本实用新型的自校准电流源电路，由精密基准电压芯片REF12BP，4个万分之一的高精密电阻、精密运放0PA627，模拟开关和继电器构成。REF102BP产生1V的基准电压，通过R17和R18分压后经0PA627缓冲后获得9.000V的基准电压，模拟开关控制基准输出产生准确的脉冲信号。微处器控制继电器的切换，实现束流自检和自校准，或作为束流输入的叠加信号。
【主权项】
1.一种离子注入机剂量高精度检测控制器，其特征在于:包括微处理器、输入保护电路、精密I /V变换电路、峰值检测电路、滤波电路、积分电路、A/D转换器、通信接口电路、自校准电流源电路、扫描波形发生电路、高压电放大电路、I /0控制电路和液晶显示电路，所述微处理器的输入端分别连接至A/D转换器和通信接口电路，微处理器的输出端连接至扫描波形发生电路、I/O控制电路和液晶显示电路，所述A/D转换器的输入端与峰值检测电路、滤波电路和积分电路的输出端相连接，所述峰值检测电路、滤波电路和积分电路的输入端连接精密I/V变换电路的输出端，所述精密I/V变换电路的输入端连接输入保护电路，所述I/O控制电路的输出端分别与输入保护电路、精密I /V变换电路、峰值检测电路、滤波电路、积分电路和高压电放大电路的控制端相连接，所述扫描波形发生电路的输出端与高压电放大电路输入端相连接;利用多通道精密I /V变换电路将输入的电子束流变换成电压，对该电压进行峰值检测、滤波和积分之后送入A/D转换器，A/D转换结果输入微处理器，测量出离子束流电流值;峰值检测电路完成离子注入剂量均匀度检测；积分电路完成离子注入的累计剂量检测;滤波电路完成离子实时注入剂量的精确检测;微处理器通过这三种检测结果，控制外部束流输出器的输出量，实现对离子注入剂量的精确控制。
【文档编号】H01J37/317GK205452231SQ201620142834
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年2月26日
【发明人】刘辉, 童雪林, 刘光灿, 谢明华
【申请人】长沙学院, 长沙米德电子科技有限公司