[實(shí)用新型]一種高能離子注入機(jī)射頻加速裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820388356.0
• 申請日: 2018-03-21
• 公開（公告）號: CN207883653U
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉輝;謝明華;劉蒙瑞;張琪;葉磊
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙學(xué)院
• 主分類號: H01J37/30
• 分類號: H01J37/30;H01J37/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實(shí)用新型公開了一種高能離子注入機(jī)射頻加速裝置，屬于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，該裝置包括主控計(jì)算機(jī)，數(shù)字移相器，阻抗相位檢測器，射頻加速系統(tǒng)，通信接口電路，射頻電源，同步調(diào)諧相位、電壓控制器，調(diào)諧電機(jī)，調(diào)諧筒和靜電四極透鏡，射頻加速系統(tǒng)包含有多個(gè)雙腔結(jié)構(gòu)的射頻加速腔、每個(gè)射頻加速腔連接一個(gè)調(diào)諧筒，調(diào)諧筒連接調(diào)諧電機(jī)和同步調(diào)諧相位、電壓控制器，調(diào)諧電機(jī)還與同步調(diào)諧相位、電壓控制器相連，主控計(jì)算機(jī)通過通信接口電路連接數(shù)字移相器和每一個(gè)同步調(diào)諧相位、電壓控制器，數(shù)字移相器還與每一個(gè)同步調(diào)諧相位、電壓控制器相連接。本實(shí)用新型通過多級射頻加速腔串聯(lián)同步加速來提高離子束的能量，使得離子束能量可達(dá)十兆電子伏特以上，滿足兆電子伏特能量的離子注入要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高能離子注入機(jī)射頻加速裝置，涉及離子注入機(jī)，屬于半導(dǎo)體裝備制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前離子注入有兩個(gè)發(fā)展方向，一個(gè)方向是向低能離子注入發(fā)展，這是為了適應(yīng)器件微型化，亦即適應(yīng)器件橫向和縱向尺寸減小的要求。另一個(gè)方向是向高能離子注入發(fā)展，用深度離子注入取代傳統(tǒng)的熱擴(kuò)散工序，以減少器件制造中的熱聚集。微電子工業(yè)對具有兆電子伏特（MeV）級能量的離子注入需求日益增長。離子注入機(jī)由離子源、質(zhì)量分析器、加速器、四級透鏡、掃描系統(tǒng)和靶室組成。加速器是離子注入機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵部件，傳統(tǒng)的靜電場加速方式對于需要兆電子伏特級能量的高能注入工藝不能滿足要求。要獲得高能離子，就需要采用射頻加速方法，通過多級射頻加速腔串聯(lián)同步加速，獲得十兆電子伏特級能量的高能離子束。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了一種高能離子注入機(jī)射頻加速裝置，屬于半導(dǎo)體裝備制造領(lǐng)域。本發(fā)明通過以下技術(shù)方式實(shí)現(xiàn)：

一種高能離子注入機(jī)射頻加速裝置，包括主控計(jì)算機(jī)，數(shù)字移相器，射頻加速系統(tǒng)，通信接口電路，射頻電源，同步調(diào)諧相位、電壓控制器，阻抗相位檢測器，調(diào)諧電機(jī)，調(diào)諧筒和靜電四極透鏡，射頻加速系統(tǒng)包含有多個(gè)雙腔結(jié)構(gòu)的射頻加速腔、每個(gè)射頻加速腔連接一個(gè)調(diào)諧筒，調(diào)諧筒連接調(diào)諧電機(jī)和同步調(diào)諧相位、電壓控制器，調(diào)諧電機(jī)還與同步調(diào)諧相位、電壓控制器相連，主控計(jì)算機(jī)通過通信接口電路連接數(shù)字移相器和每一個(gè)同步調(diào)諧相位、電壓控制器，數(shù)字移相器還與每一個(gè)同步調(diào)諧相位、電壓控制器相連接。

上述的一種高能離子注入機(jī)射頻加速裝置，其特征在于：所述的射頻加速系統(tǒng)包含有多個(gè)雙腔結(jié)構(gòu)的射頻加速腔，每個(gè)射頻加速腔由所述的同步調(diào)諧相位、電壓控制器獨(dú)立控制，控制每個(gè)腔的射頻電源輸出電壓幅值和頻率相位正好與進(jìn)入腔體的離子束團(tuán)同步，使得離子進(jìn)入每個(gè)射頻加速腔時(shí)都可以得到加速，通過多級串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)離子能量加速至十兆電子伏特以上。

上述的一種高能離子注入機(jī)射頻加速裝置，其特征在于：所述的數(shù)字移相器采用16通道集成數(shù)字移相器，通過數(shù)字移相控制技術(shù)，產(chǎn)生多通道同頻多相位預(yù)設(shè)頻率相位信號，并將信號發(fā)送至同步調(diào)諧相位、電壓控制器。

上述的一種高能離子注入機(jī)射頻加速裝置，其特征在于：所述的同步調(diào)諧相位、電壓控制器包括輸入輸出接口電路，CAN總線通信接口電路，微控制器，放大器，比較器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，電機(jī)位置檢測電路，壓力檢測電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，相位檢測電路，電壓幅度檢測電路，壓控振蕩器和分頻電路。通過所述電壓幅度檢測電路和壓力檢測電路實(shí)時(shí)檢測調(diào)諧筒負(fù)載信號的電壓幅值和調(diào)諧筒內(nèi)壓力來控制加速腔內(nèi)的電極加速電壓；將電壓幅值檢測值與預(yù)設(shè)電壓幅值進(jìn)行比較后對射頻電源電壓進(jìn)行控制，控制射頻電源的輸出電壓幅值保持穩(wěn)定；所述相位檢測電路實(shí)時(shí)檢測調(diào)諧筒電極的頻率相位，將頻率相位與數(shù)字移相器預(yù)設(shè)頻率相位相比較，根據(jù)比較結(jié)果控制射頻電源的輸出頻率相位與預(yù)設(shè)頻率相位保持穩(wěn)定一致。

上述的一種高能離子注入機(jī)射頻加速裝置，其特征在于：所述的阻抗相位檢測器用來實(shí)時(shí)檢測調(diào)諧筒負(fù)載信號的電流電壓相位差信號，根據(jù)該信號控制調(diào)諧電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，使調(diào)諧筒內(nèi)產(chǎn)生諧振。

上述的一種高能離子注入機(jī)射頻加速裝置，其特征在于：所述的靜電四極透鏡用來對離子束進(jìn)行聚焦，加速后的離子在靜電四極透鏡作用下被聚焦成較小的束斑。