一种闭环反馈稳定led光源阵列的电路与方法
【专利摘要】本发明公开了一种闭环反馈稳定LED光源阵列的电路与方法，属于半导体装备领域。闭环反馈稳定LED光源阵列的电路包括：1、外部信号给定单元；2、输入与驱动单元；3、LED光源阵列；4、LED光强检测与反馈单元。该电路通过外部信号给定单元(1)将要求的LED阵列发光强度以电压形式送至输入给定与驱动单元(2)，经过放大电路及MOSFET电流驱动电路来驱动LED光源阵列(3)，使LED阵列发出的光强满足外部信号给定单元(1)的要求。同时，为提高LED光源的稳定性及抗干扰能力，使用LED光强检测与反馈单元(4)对光强进行检测，并将光信号转换为电信号反馈至输入给定与驱动单元(1)，从而形成闭环负反馈以稳定LED光源阵列的光强，并提高该电路的抗干扰能力。
【专利说明】
一种闭环反馈稳定LED光源阵列的电路与方法
技术领域
[0001]本发明涉及LED光源稳定性控制及检测，涉及离子注入机，属于半导体装备制造领域。
【背景技术】
[0002]在半导体装备制造领域，特别是离子注入机，在进行离子注入时，要考虑晶圆的方向。由于晶圆的方向是由晶圆边界的一个小缺口指定的，因此，经常需要检测该晶圆缺口，使晶圆在注入时均朝同一方向。合理的晶圆方向缺口检测对提高注入的晶圆合格率及注入效率非常重要，但是，运动系统托动晶圆至检测系统时，晶圆经常不会(也不可能)严格同心，这样，对检测系统就要求检测晶圆的边界时要有足够的余量。一般常用的激光对射传感器或其它检测类传感器对检测余量要求苛刻，在每次晶圆检测不同心的情况下，很难正确检测到晶圆的方向缺口，事实上，大部分的激光传感器由于采用线状光线进行对射，因此，使用线状光线来检测晶圆的缺口是不可能成功的。这就需要采用带状光线检测方法，由光源阵列发出一定强度的光，通过狭缝照射晶圆的边界。当晶圆在水平面内转动时，检测到的晶圆边界信号会连续变化，当缺口出现时，检测信号会有一个跳变。可见，在晶圆缺口出现之前，光源必须是稳定的，不能有较大的上下波动，以免给控制机构造成误判。所以，稳定光源对缺口检测成功率至关重要。
[0003]本发明提供了一种闭环反馈稳定LED光源阵列的电路与方法，该电路实现方便，成本低，实践表明，该装置对光源的稳定效果极佳，大大提高了晶圆方向缺口检测的成功率。
【发明内容】
[0004]本发明涉及一种闭环反馈稳定LED光源阵列的电路与方法。该发明应用于离子注入机，该装置用于稳定LED光源阵列的光照强度。
[0005]本发明通过以下技术方案实现:
[0006]闭环反馈稳定LED光源阵列电路的框图如图1所示，它包括四个主要功能单元:夕卜部信号给定单元(I)，输入与驱动单元(2)、LED光源阵列单元(3)及LED光强检测与反馈单元(4)。各功能单元的实现电路及作用如下:
[0007]外部信号给定单元:该单元用于给LED光源阵列提供给定信号，在本设计中，其变化范围为O-lOv，可以使用具有编程功能的控制器DA输出口，或电位计输出。其中最简单的实例是用一个电位计作为外部信号给定，如图2中外部信号给定部分所示。
[0008]输入与驱动单元:该单元主要由运放和MOSFET电流驱动芯片组成，它接收外部信号给定单元的输出，将此外部给定信号作为运放的输入来控制MOSFET电流驱动芯片，MOSFET电流驱动芯片接至LED光源阵列的阴极端，如图2中输入与驱动部分所示。该单元的工作原理是:以外部信号给定输入增大为例，当运放AD708的输入增大时，由于输入接的是运放的正端，故运放的输出也增大，即图2中A点电位增大，而MPQ6502的左半部分为PNP型三极管，且其基极接地电位，故PNP的导通率受A点电位的控制，当A点电位正向增大时，B点电位正向增大；当A点电位正向减小时，B点电位正向减小，当A点电位减小到O时，PNP彻底截至，此时B点电位为-15V。由此可见，随着输入给定的增大，A点的“正电位”经PNP传递到B点就越多，这样就将B点原先的“负电位”抵消的越多，即B点电位是一个从-15V，-12V，-11V，-10V，-9V...逐渐正向增大的过程。由于B点与C点短接，而MPQ6502的右半部分是NPN型三极管，故随着C点电位的升高，NPN的导通率逐渐增大，即有逐渐增多的“负电位”由-15V经NPN传递到D点，从而使LED光源阵列阳极与阴极之间的电压差增大。这样就会给发光二极管提供较高的电压，从而增强其亮度。注意:发光二极管是电流控制型器件，在开关电源能够提供足够功率情况下，增大二极管之间的电势差可间接增大通过二极管的电流。
[0009]LED光源阵列单元:为提高光照强度，减小LED阳极、阴极之间电流过大造成的损坏，本设计使用多个LED串联构成LED光源阵列，如图2中LED光源阵列部分所示。
[0010]LED光强检测与反馈单元:本单元使用一个光敏器件，该器件能够根据接收的光照强度改变自身电阻值，从而改变该器件的压降，将该光敏器件的阳极接至运放的负极性输入端，由此可得稳定LED光强的原理是:当光强变弱时，E处的正电位就小，导致运放3脚与2脚之间的电压差就大，从而I脚的输出就变大，LED阵列的光照强度变大。当光强变大时，由于光敏二极管的负端接到+15V上，正端接到E处，光照变强，光敏二极管允许通过对正电位就多，故E上的正电位就变大，从而导致运放2脚与3脚之间的电位差变小，I脚输出变小，LED阵列的光照强度减小。
[0011]本发明具有如下显著优点:
[0012]1、结构简单、成本低、可靠性好:通过LED阵列产生光幕，该电路的检测余量直接有光幕狭缝决定，灵活性很高。
[0013]2、响应及时、抗干扰能力强:该方案全部由硬件电路实现，响应延时极小；通过闭环负反馈来稳定光强，显著提供了本设计的抗干扰能力。经过实践，该电路对晶圆方向缺口的检测成功率很高。
【附图说明】
[0014]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步介绍，但不作为对本发明专利的限定。
[0015]图1是闭环反馈稳定LED光源阵列的电路结构框图。
[0016]图2是具体实现电路。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的介绍，但不作为本发明的限定。
[0018]如图1、图2，一种闭环反馈稳定LED光源阵列的电路与方法，对于输入给定电压变化范围在(0，10v)内的外部电压信号(I)，通过输入与驱动单元⑵，使LED光源阵列(3)发出一定强度的光。为稳定该LED光源阵列及提高电路在恶劣环境下的抗干扰能力，通过LED光强检测与反馈单元(4)实时检测光强变化，并将光信号转换为电压信号反馈至输入与驱动单元(2)，从而构成闭环负反馈控制电路，以稳定LED光源阵列在暗箱环境中的发光强度。
[0019]本发明专利的特定实施例已对本发明专利的内容做了详尽说明。对本领域一般技术人员而言，在不背离本发明专利精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都构成对本发明专利的侵犯，将承担相应的法律责任。
【主权项】
1.一种闭环反馈稳定LED光源阵列的电路与方法，主要包括:对于输入给定电压变化范围在(O，1v)内的外部电压信号，通过输入与驱动单元(2)，使LED光源阵列(3)发出一定强度的光。为稳定该LED光源阵列及提高电路在恶劣环境下的抗干扰能力，通过LED光强检测与反馈单元(4)实时检测光强变化，并将光信号转换为电压信号反馈至输入与驱动单元(2)，从而构成闭环负反馈控制电路，以稳定LED光源阵列在黑箱环境中的发光强度。2.如权利要求1所述的一种闭环反馈稳定LED光源阵列的电路与方法，其特征在于，LED光源阵列不是直接供电点亮的，而是通过输入驱动电路点亮的，这样做便于对LED光源阵列的发光强度进行控制。3.如权利要求1所述的一种闭环反馈稳定LED光源阵列的电路与方法，其特征在于，为抑制供电电源的波动及外界干扰，稳定LED光源阵列的输出光强，通过检测电路将光强信号转换为电压信号，采用闭环负反馈方法将检测信号送至输入与驱动单元。
【文档编号】H05B37/02GK105898948SQ201410788906
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年12月18日
【发明人】王高腾
【申请人】北京中科信电子装备有限公司