TWI771769B - 離子植入系統以及與其一起使用的監測電路 - Google Patents

Abstract

公開一種包括拾波回路以監測對直線加速器的腔室施加 的電壓的監測電路，具體而言，公開一種離子植入系統以及與其一起使用的監測電路。監測電路與直線加速器電隔離且也與從電路接收輸入且控制直線加速器的控制器電隔離。在某些實施例中，監測電路還包括能量採集器以在與控制器不存在任何實體連接的情況下捕獲能量。舉例來說，此可使用光能或電磁能來達成。在某些實施例中，監測電路包括模/數轉換器以將從拾波回路接收到的信號轉換成數字值。在其他實施例中，監測電路將模擬電壓傳遞到控制器。來自監測電路的輸出可包括正在對相應的腔室施加的電壓的振幅及相位。

Description

離子植入系統以及與其一起使用的監測電路

本公開的實施例涉及用於檢測直線加速器共振器元件的電壓和/或電流並將所述電壓或電流傳輸到控制器的系統。

半導體裝置的製作涉及多個離散且複雜的製程。在這些製程中的一些製程中，使離子朝向工件加速。可以若干種方式來加速這些離子。舉例來說，通常使用電場來吸引並加速帶正電荷的離子。

在某些實施例中，可使用直線加速器(linear accelerator或LINAC)來加速這些離子。在某些實施例中，直線加速器包括多個射頻(radio frequency，RF)腔室，所述多個射頻腔室各自用於進一步加速從中穿過的離子。當射頻腔室中的每一者在其相應的共振頻率下被供能時，直線加速器可最佳地運行。

雖然直線加速器用於加速離子，但存在與直線加速器的使用相關聯的挑戰。舉例來說，在某些實施例中，腔室可能會在百萬伏特的電壓下被供能。此外，直線加速器中還可能出現假信 號(glitch)或其他異常現象，此可影響射束的品質。

因而，由於接地回路及假信號皆存在電勢，因此可難以監測正對直線加速器的每一腔室施加的電壓。

因此，如果有系統能夠可靠地測量與直線加速器相關聯的電壓，則將是有利的。如果系統與直線加速器電隔離且與控制器電隔離，則將是有益的。

公開一種包括拾波回路以監測對直線加速器的腔室施加的電壓的監測電路。監測電路與共振器腔室電隔離且也與從電路接收輸入且控制直線加速器的控制器電隔離。在某些實施例中，監測電路還包括能量採集器以在與控制器不存在任何實體連接的情況下捕獲能量。舉例來說，此可使用光能或電磁能來達成。在某些實施例中，監測電路包括模/數轉換器以將從拾波回路接收到的信號轉換成數字值。在其他實施例中，監測電路將模擬電壓傳遞到控制器。來自監測電路的輸出可包括正在對相應的腔室施加的電壓的振幅及相位。

根據一個實施例，公開一種離子植入系統。所述離子植入系統包括：離子源，用於產生離子；直線加速器，用於使所述離子朝向工件加速，其中所述直線加速器包括一個或多個腔室；控制器；以及監測電路，包括靠近所述一個或多個腔室中的一者設置的拾波回路、傳輸及接收來自所述控制器的信息的收發器； 其中所述監測電路與所述控制器及所述直線加速器電隔離。在某些實施例中，所述離子植入系統還包括：射頻產生器，與所述控制器連通；以及勵磁線圈及共振器線圈，設置在每一腔室中，其中所述射頻產生器向所述勵磁線圈供應勵磁電壓。在一些實施例中，所述拾波回路從所述一個或多個腔室的所述一者接收感應信號，且關於此感應信號的信息在無實體電連接的情況下被從所述監測電路傳輸到所述控制器。在某些實施例中，所述控制器使用來自所述監測電路的所述信息控制所述射頻產生器。在某些實施例中，所述信息包括所述感應信號的振幅及相位。在一些實施例中，所述離子植入系統還包括設置在每一腔室中的調諧器葉片，其中所述控制器基於來自所述監測電路的信息控制所述調諧器葉片在所述一個或多個腔室中的每一腔室中的位置。在某些實施例中，所述監測電路檢測所述拾波回路上的假信號。在一些實施例中，所述監測電路包括能量採集電路，所述能量採集電路用於在無實體電連接的情況下向所述監測電路提供電力。在某些實施例中，所述控制器包括能量源，其中來自所述能量源的能量被無線地傳輸到所述能量採集電路。在某些實施例中，所述收發器包括光纖收發器。在一些實施例中，所述監測電路與所述控制器設置在一個印刷電路板上，所述一個印刷電路板具有分離的接地平面及電源平面。

根據另一實施例，公開一種與離子植入系統一起使用的監測電路。所述監測電路包括：能量採集電路，用於提供電力； 拾波回路，在所述拾波回路上感應電壓或電流；放大器，用於放大來自所述拾波回路的信號；模/數轉換器(analog-to-digital converter，ADC)，用於將所述信號轉換成數字表示；以及收發器，用於將所述數字表示傳輸到控制器；其中所述監測電路與所述控制器電隔離。在某些實施例中，所述能量採集電路包括換能器、轉換電路及能量儲存電路。在一些實施例中，所述換能器包括光電傳感器。在一些實施例中，所述收發器包括光纖收發器。

根據另一實施例，公開一種與離子植入系統一起使用的監測電路。所述監測電路包括：能量採集電路，用於提供電力；拾波回路，在所述拾波回路上感應電壓或電流；放大器，用於放大來自所述拾波回路的信號；振幅檢測電路；相位檢測電路；模擬多路複用器，將所述振幅檢測電路的輸出及所述相位檢測電路的輸出作為輸入；以及收發器，用於將來自所述模擬多路複用器的輸出傳輸到控制器；其中所述監測電路與所述控制器電隔離。在某些實施例中，所述控制器使用所述收發器將主時鐘信號傳輸到所述監測電路，且所述主時鐘信號由所述相位檢測電路使用。在某些實施例中，所述控制器使用所述收發器將控制信號傳輸到所述監測電路，且所述控制信號由所述模擬多路複用器使用以選擇所述輸入中的一者。在一些實施例中，所述收發器包括光纖收發器。在某些實施例中，所述能量採集電路包括換能器、轉換電路及能量儲存電路。

1、401:離子植入系統

10、410:離子源

20、420:電極

30、430:質量分析器

40:直線加速器

41:腔室

42:共振器線圈

43:加速器電極

44:射頻產生器

45:勵磁線圈

46:調諧器葉片

50、460:工件

90:全域控制器

91、220:處理單元

92、225:存儲裝置

100、100a、100b:監測電路

101:拾波回路

110、310:前置放大器

120、320:假信號檢測電路

130、370:模/數轉換器

140:時鐘產生與控制電路

150、250、350、390:收發器

160:能量採集電路

161:換能器

162:轉換電路

163:能量儲存電路

170:數據調節電路

180:纖維/玻璃纖維

181、381:控制信號

182、382:數據

200、200a、200b:控制器

260:能量源

330:振幅檢測電路

340:相位檢測電路

360:模擬多路複用器

380:纖維

383:主時鐘信號

440:加速/減速級

450:靜電掃描儀

451:帶狀離子射束

470:電流測量裝置

為了更好地理解本公開，參考併入本文中供參考的附圖，且在附圖中：圖1示出根據一個實施例的利用直線加速器(或LINAC)的離子植入系統的框圖。

圖2示出根據一個實施例的監測電路。

圖3示出根據第二實施例的監測電路。

圖4示出根據另一實施例的離子植入系統的框圖。

如上文所述，直線加速器可用於朝向工件加速離子。圖1示出離子植入系統1。離子植入系統1包括離子源10。離子源10可以是任何適合的離子源，例如但不限於間接加熱式陰極(indirectly heated cathode，IHC)源、伯納斯(Bernas)源、電容耦合等離子體源、電感耦合等離子體源或任何其他適合的裝置。離子源10具有孔口，可通過所述孔口從離子源10提取離子。可通過對靠近提取孔口設置在離子源10之外的一個或多個電極20施加負電壓來從離子源10提取這些離子。可對電極20加以脈衝以使得離子在特定的時間離開。離開的離子群組可被稱為束(bunch)。

然後，離子可進入質量分析器30，質量分析器30可以是允許具有特定質荷比(mass to charge ratio)的離子穿過的磁體。 此質量分析器30用於僅分離出所期望的離子。然後，所期望的離子進入直線加速器40。

直線加速器40包括一個或多個腔室41。在某些實施例中，直線加速器40中可存在一個與十六個之間的腔室41。每一腔室41包括共振器線圈42，可通過勵磁線圈45所形成的電磁場對共振器線圈42供能。勵磁線圈45與相應的共振器線圈42一起設置在腔室41中。勵磁線圈45由勵磁電壓供能，所述勵磁電壓可以是射頻信號。相應的射頻產生器44可供應所述勵磁電壓。換句話說，施加到每一勵磁線圈45的勵磁電壓可獨立於供應給任何其他勵磁線圈45的勵磁電壓。每一勵磁電壓優選地被調製成處於其相應腔室41的共振頻率下。與射頻產生器44連通的控制器200可確定及改變勵磁電壓的量值及相位。通過在腔室41中設置共振器線圈42，可在保持勵磁電壓的振幅相同的同時增大勵磁電壓的量值或使勵磁電壓相移。

在每一腔室41內可存在相應的調諧器葉片46。調諧器葉片46可與致動器連通以修改調諧器葉片46在腔室41內的位置。調諧器葉片46的位置可影響腔室41的共振頻率。所述致動器可由控制器200控制。

當對勵磁線圈45施加勵磁電壓時，在共振器線圈42上會感應到電壓。結果是每一腔室41中的共振器線圈42由正弦電壓驅動。每一共振器線圈42可與相應的加速器電極43電連通。離子穿過每一加速器電極43中的孔口。

對束進入到特定加速器電極43中的時間進行計時，以使得當束接近時加速器電極43的電勢為負，但當束穿過加速器電極43時切換為正。如此一來，束在進入加速器電極43時被加速，且所述束在離開時受推斥。此使得束加速。針對直線加速器40中的每一加速器電極43重複進行此過程。每一加速器電極增大離子的加速度且可進行測量。

在束離開直線加速器40時，所述束被植入到工件50中。

當然，離子植入系統1可包括其他組件，例如用於形成帶狀射束的靜電掃描儀、四極元件、用於使射束加速或減速的額外電極、及其他元件。

在某些實施例中，離子植入系統1還包括監測電路100及控制器200。在某些實施例中，每一腔室41具有單獨的監測電路100。圖1僅示出單個監測電路100及控制器200。然而，這些組件可重複出現在每一腔室41中。舉例來說，每一腔室41可與相應的射頻產生器44、監測電路100及控制器200相關聯。

監測電路100包括拾波回路101，拾波回路101被設置成靠近腔室41中的一者或位於腔室41中的一者內。在腔室41附近或在腔室41內的電磁場會在拾波回路101上感應到正弦電壓。監測電路100從拾波回路101接收此正弦電壓並提供一些信號處理。監測電路100在無任何電連接的情況下將這些經過處理的信號傳輸到控制器200，如下文所述。拾波回路101可僅是回路形配線。

控制器200包括處理單元220及相關聯的存儲裝置225。此存儲裝置225含有指令，所述指令在由處理單元220執行時使得控制器200能夠實行本文中所述的功能。處理單元220可以是微處理器、信號處理器、定制的現場可編程門陣列(field programmable gate array，FPGA)或另一適合的單元。此存儲裝置225可以是非易失性存儲器，例如快閃只讀存儲器(FLASH read only memory，FLASH ROM)、電可擦除ROM或其他適合的裝置。在其他實施例中，存儲裝置225可以是易失性存儲器，例如隨機存取存儲器(random access memory，RAM)或動態隨機存取存儲器(dynamic random access memory，DRAM)。

還示出全域控制器90。全域控制器90可與多個監測電路100及控制器200連通。全域控制器90可形成由離子植入系統1的其餘部分使用的主時鐘。全域控制器90可包括處理單元91及存儲裝置92。處理單元91可以是微處理器、信號處理器、定制的現場可編程門陣列(FPGA)或另一適合的單元。此存儲裝置92可以是非易失性存儲器，例如快閃ROM、電可擦除ROM或其他適合的裝置。在其他實施例中，存儲裝置92可以是易失性存儲器，例如RAM或DRAM。存儲裝置92包含使得全域控制器90能夠實行本文中所述的任務的指令。

圖2示出監測電路100a及控制器200a的第一實施例。

監測電路100a包括前置放大器110。前置放大器110用於放大在拾波回路101上感應到的正弦信號。舉例來說，前置放 大器110的輸出可以是0伏特到10伏特之間或者+5伏特到-5伏特之間的電壓。在其他實施例中，前置放大器110的輸出可具有不同的電壓範圍。在其他實施例中，拾波回路101的輸出可以是電流。

在某些實施例中，前置放大器110的輸出用作去向假信號檢測電路120的輸入。假信號檢測電路120用於確定在拾波回路101上感應到的信號上何時出現假信號。在某些實施例中，可經由光纖連接(未示出)將此信息直接傳輸到全域控制器90以維持電隔離。如果事件發生，則全域控制器90可做出關於適當動作的決策。在其他實施例中，可將來自假信號檢測電路120的信息傳輸到控制器200a。在某些實施例中，控制器200a可視期望調整共振頻率。此調整可通過致動調諧器葉片46來進行。

前置放大器110的輸出還可用作去向模/數轉換器130(ADC)的輸入。模/數轉換器130對從前置放大器110接收到的模擬電壓進行取樣並產生所述模擬電壓的數字表示。在某些實施例中，所述數字表示可以是8位、12位或16位的表示。模/數轉換器130可週期性地或以規律的間隔對模擬電壓進行取樣。

為週期性地對模擬電壓進行取樣，監測電路100a還包括時鐘產生與控制電路140。時鐘產生與控制電路140負責形成在監測電路100a中使用的時鐘信號。在一個實施例中，時鐘產生與控制電路140可與以固定頻率振盪的晶體連通。此固定頻率可用於產生由模/數轉換器130使用的時鐘信號。在另一實施例中，控制 器200a可向監測電路100a供應控制信號181。這些控制信號中的一者可以是主時鐘信號。時鐘產生與控制電路140可接收此主時鐘信號作為輸入且使用此主時鐘信號產生由模/數轉換器130使用的時鐘信號。用於為模/數轉換器130產生時鐘信號的特定實施方案並不受本公開限制。

來自模/數轉換器130的輸出可進入數據調節電路170。數據調節電路170可用於在將數字表示傳輸到控制器200a之前對所述數字表示進行調節。數據調節電路170可以是可用於自動調整增益的對數放大器，或僅是前置放大器。在其他實施例中，來自模/數轉換器130的輸出可直接進入收發器150。

數據調節電路170的輸出進入收發器150，在收發器150處將數據182傳輸到控制器200a。收發器150在不使用任何實體電連接的情況下與控制器200a連通。

在一個實施例中，收發器150是光纖收發器。在此實施例中，收發器150可將數據182調節並編碼成光脈衝。這些光脈衝穿過纖維180行進到控制器200a。

控制器200a包括與收發器150介接的對應收發器250。在光纖的情形中，使用玻璃纖維180連接兩個收發器。

除從監測電路100a接收數據182之外，控制器200a還能夠向監測電路100a發送控制信號181。如上文所述，時鐘產生與控制電路140可使用控制信號181來產生對傳入信號進行取樣所需的信號。

因此，監測電路100a與控制器200a能夠在無任何實體電連接的情況下在彼此之間傳輸數據182及控制信號181。如此一來，不存在共同接地且不存在潛在的接地回路。

為將監測電路100a與控制器200a進一步隔離，監測電路100a還包括能量採集電路160。能量採集電路160用於向監測電路100a供應電力。能量採集電路160包括換能器161、轉換電路162及能量儲存電路163。換能器161接收輸入並將此輸入轉換成電能。在一個實施例中，換能器161可以是接收光並將光轉換成電能的光電傳感器。在另一實施例中，換能器161可以是將熱量轉換成電能的熱電換能器。在另一實施例中，換能器161可以是將振動或移動轉換成電能的壓電裝置。在另一實施例中，換能器161可以是將射頻能量轉換成電能的射頻換能器。在又一實施例中，換能器161可以是將磁場轉換成電能的電感換能器。注意，在這些實施例中的每一者中，能量採集電路160是在無任何實體電連接的情況下接收輸入能量。

轉換電路162對由換能器161生成的電能進行調節。轉換電路162用於收集由換能器161輸出的能量並將所述能量轉換成所期望的電壓，例如3.3V、5V或一些其他電壓。然後，將來自轉換電路162的輸出儲存在能量儲存電路163中。在某些實施例中，能量儲存電路163包括一個或多個電容器及支持電路。

能量儲存電路163的輸出可用於向監測電路100a的其餘部分供應電力。

在某些實施例中，控制器200a與監測電路100a協作以向能量採集電路160提供能量。舉例來說，控制器200a可包括能量源260。在一個實施例中，此能量源260包括光源，例如發光二極管(light-emitting diode，LED)或激光。可朝向設置在監測電路100a上的光電傳感器引導此光源以將能量採集效率最大化。在另一實施例中，能量源260可以是由交流電流驅動以形成電場的線圈，所述電場可由電感換能器接收。在另一實施例中，能量源260可以是發射射頻能量的射頻產生器，所述射頻能量由射頻換能器捕獲。當然，還可利用其他能量源。

在某些實施例中，控制器200a與監測電路100a可設置於在實體上相異的印刷電路板上。在另一實施例中，控制器200a與監測電路100a可設置在單個印刷電路板上，在所述單個印刷電路板中電源平面與接地平面在實體上分離。舉例來說，接地層可包括彼此在實體上分離的兩個分離的接地平面。

在操作中，控制器200a可致動能量源260。此為能量採集電路160提供能量。不久之後，足夠的電力量可儲存在能量儲存電路163中，以使得監測電路100a上的其餘組件可接收電力。因此，此時，監測電路100a完全地運行。還應注意，控制器200a與監測電路100a之間不存在實體電連接。一旦通電，則監測電路100a可從拾波回路101接收正弦信號。在某些實施例中，控制器200a使用收發器250向監測電路100a提供控制信號181。來自控制器200a的這些控制信號181用於確定模/數轉換器130的取樣速 率。然後，使用收發器150將從模/數轉換器130輸出的數字表示傳輸到控制器200a。收發器250接收這些值並將其傳送到處理單元220。處理單元220接收到的信息可用於維持共振並據此控制射頻產生器44。處理單元220可以若干種不同的方式使用此信息，如下文所述。

圖3示出監測電路100b及控制器200b的另一實施例。在此實施例中，監測電路100b不包括模/數轉換器。而是，監測電路100b將模擬信號傳輸到控制器200b。

因此，如關於圖2所述，在拾波回路101上感應到的正弦電壓是去向前置放大器310的輸入。前置放大器310的輸出可以是去向模擬多路複用器360的幾個輸入中的一者。

在某些實施例中，在拾波回路101上感應到的正弦電壓也可以是去向假信號檢測電路320的輸入。假信號檢測電路320與關於圖2所述的相同。

在拾波回路101上感應到的正弦電壓還可用於實行其他功能。舉例來說，在一個實施例中，使用振幅檢測電路330確定在拾波回路101上感應到的正弦信號的振幅。振幅檢測電路330的輸出可以是表示正弦信號的振幅的模擬電壓。振幅檢測電路330可以是包絡檢測器或另一類型的電路。振幅檢測電路330的輸出可以是去向模擬多路複用器360的另一輸入。

另外，在拾波回路101上感應到的正弦電壓可用作去向相位檢測電路340的輸入。相位檢測電路340對傳入的正弦信號 的相位與固定參考進行比較，並輸出表示這兩個信號之間的相位差的電壓。在某些實施例中，此固定參考可以是從控制器200b接收到的主時鐘信號383。相位檢測電路340的輸出可以是去向模擬多路複用器360的另一輸入。

模擬多路複用器360可具有多個輸入。在圖3中示出三個輸入，但輸入的數目並不受本公開限制。此外，監測電路100b中可能不包括上文所述的所有電路(即振幅檢測電路330及相位檢測電路340)。

可使用來自控制器200b的一個或多個控制信號381來選擇所述多個輸入中的將要傳遞到模擬多路複用器360的輸出的一者。然後，經由收發器350將來自模擬多路複用器360的此輸出傳輸到控制器200b。

收發器350傳輸來自模擬多路複用器360的輸出作為數據382且數據382由收發器390接收。如上文所述，收發器可以是利用纖維380的光纖收發器。設置在控制器200b上的模/數轉換器370(ADC)對所接收的數據382進行取樣。然後，可將模/數轉換器370的輸出提供到處理單元220。

圖3所示監測電路100b的能量採集電路160與關於圖2的能量採集電路160所述的內容相同。類似地，控制器200b上的能量源260與關於圖2所述的內容相同。

如上文所述，在兩個實施例中，監測電路100被配置成向控制器200供應關於正在對直線加速器40的腔室41施加的電 壓的數據。控制器200可以幾種方式使用此信息。

首先，處理單元220可變化對腔室41施加的勵磁電壓的頻率，從而試圖感應共振狀態。換句話說，當對勵磁線圈45施加的勵磁電壓的頻率與共振器線圈42的固有共振頻率及腔室41的固有共振頻率匹配時，由拾波回路101感應到的電壓的振幅將達到其最大值。因此，處理單元220可為勵磁電壓選擇特定頻率，指令射頻產生器44對勵磁線圈45施加所述勵磁電壓，並從監測電路100獲得指示感應電壓的相對振幅的反饋。

在圖1的監測電路100a中，控制器200a可從模/數轉換器130獲得多個樣本以確定尖峰振幅。在圖3的監測電路100b中，控制器200b可控制模擬多路複用器360選擇振幅檢測電路330的輸出。從振幅檢測電路330接收到的模擬電壓表示感應信號的振幅。然後，處理單元220對模/數轉換器370(ADC)進行一次取樣以確定感應電壓的振幅。

然後，控制器200可通過指令射頻產生器44修改勵磁電壓的輸出頻率來修改勵磁電壓的頻率。然後，控制器200可獲得感應信號的振幅的指示，如上文所述。控制器200可重複此過程直到已達成最大感應電壓為止。

通過變化對勵磁線圈45施加的勵磁電壓的頻率，處理單元220可能夠通過確保每一腔室41在其共振頻率下運行來優化直線加速器40的性能。

在某些實施例中，可期望所有的腔室41皆具有相同的共 振頻率。因此，在此實施例中，控制器200可重複上文所述的順序，但不是改變由射頻產生器44施加的頻率，而是控制器200變化調諧器葉片46在腔室41中的位置直到得到預定的共振頻率為止。

另外，控制器200還可控制正在由共振器線圈42產生的電壓的相位。如上文所述，對束進入到特定加速器電極43中的時間進行計時，以使得在束接近時加速器電極43的電勢為負，但當束穿過加速器電極43時切換為正。如此一來，束在進入加速器電極43時被加速，且所述束在離開時受推斥。為將此效果最大化，使每一加速器電極43的相位恰當地相關聯。

在圖1的監測電路100a中，控制器200a可從模/數轉換器130獲得多個樣本以確定感應電壓的相位。舉例來說，可對從來自模/數轉換器130的多個樣本重構的信號與主時鐘信號進行比較以確定相位。在圖3的監測電路100b中，控制器200b可控制模擬多路複用器360選擇相位檢測電路340的輸出。從相位檢測電路340接收到的模擬電壓表示感應信號的相位。然後，處理單元220對模/數轉換器370(ADC)進行一次取樣以確定感應電壓的相位。

全域控制器90可向每一控制器200指令所期望的相位。然後，控制器200嘗試達成此相位。舉例來說，控制器200可利用相位鎖存回路，如果相位滯後，則所述相位鎖存回路暫時地增大頻率，且如果相位超前，則所述相位鎖存回路暫時地減小頻率。 在另一實施例中，控制器200可修改調諧器葉片46在腔室41中的位置以調整感應電壓的相位。

因此，處理單元220通過圖2的監測電路100a監測感應電壓的數字表示，並確定感應電壓的振幅及相位。此可通過以是勵磁電壓的頻率的至少兩倍的取樣頻率對感應電壓進行取樣來進行。基於處理單元220確定振幅及相位，處理單元220能夠優化勵磁電壓的頻率及相位。

關於圖3，監測電路100b包括提供模擬電壓的電路，所述模擬電壓表示感應信號的電壓及相位。然後，處理單元220可使用模/數轉換器370對這些模擬電壓進行取樣。基於處理單元220確定振幅及相位，處理單元220能夠優化保持共振器線圈共振的勵磁電壓的頻率及相位。

以上公開闡述正常操作。然而，還可考慮其他因素。舉例來說，在出現假信號的情況下，假信號檢測電路120向全域控制器90提供信息。全域控制器90可指令控制器200重新校準腔室41或採取一些其他動作。

另外，溫度變化及振動可影響腔室41的固有共振頻率。控制器200可持續地監測感應信號的振幅。感應信號的最大振幅減小可指示固有共振頻率發生漂移。控制器200可發起修正動作。舉例來說，在一個實施例中，控制器200可使調諧器葉片46在腔室41中移動以重新獲取共振頻率。控制器200可向全域控制器90報告共振頻率的任何改變。然後，全域控制器90可指令控制器200 採取一些修正動作。

雖然以上公開闡述將監測電路與直線加速器40一起使用，但本公開並不僅限於此實施例。本監測電路可用於需要與正在被監測的系統及控制器兩者電隔離的任何環境中。舉例來說，本文中所述的監測電路可用於測量離子植入系統中的電流。

舉例來說，圖4示出包括電流測量裝置(例如，法拉第(Faraday)裝置)的離子植入系統401。離子植入系統401包括離子源410。離子源410可以是任何適合的離子源，例如但不限於間接加熱式陰極(IHC)源、伯納斯源、電容耦合等離子體源、電感耦合等離子體源或任何其他適合的裝置。離子源410具有孔口，可通過所述孔口從離子源410提取離子。可通過對靠近提取孔口設置在離子源410之外的一個或多個電極420施加負電壓來從離子源410提取這些離子。

然後，離子可進入質量分析器430，質量分析器430可以是允許具有特定質荷比的離子穿過的磁體。此質量分析器430用於僅分離出所期望的離子。然後所期望的離子進入一個或多個加速/減速級440。然後，可通過使用靜電掃描儀450來將離開加速/減速級440的離子變換成帶狀離子射束451。然後，朝向工件460引導帶狀離子射束451。為測量實際的射束電流，可在工件460附近設置電流測量裝置470，例如法拉第杯。電流測量裝置470可與致動器連通以移入及移出射束的路徑。為測量電流，使工件460移動遠離以使得帶狀離子射束451射在法拉第杯上。

法拉第杯的輸出取代監測電路100中的拾波回路101。監測電路的其餘部分正是上文所述的100。然而，在此種情形中，不測量電壓，而是由監測電路100監測電流。然而，與其他實施例相似，監測電路100與離子植入系統401及控制器200兩者電隔離。

本系統具有諸多優點。監測高電壓系統中的參數的能力是非常有利的。然而，使用傳統測量裝置監測高電壓系統經常存在問題。具體來說，高電壓系統可具有與控制器不同的接地參考。此外，這些高電壓系統可形成電弧或假信號，此可影響所述系統的接地平面。如果將典型控制器連接到同一接地平面，則所述控制器可被這些電弧或假信號損壞。本系統通過引入與正在被監測的系統及控制器兩者電隔離的監測電路來克服這些缺點。另外，由於監測電路被電隔離，因此提高電壓監測的準確性。

本公開的範圍不受本文中所述的具體實施例限制。實際上，通過閱讀以上說明及附圖，對所屬領域的一般技術人員來說，除本文中所述的實施例及潤飾以外，本發明的其他各種實施例及對本發明的各種潤飾也將顯而易見。因此，這些其他實施例及潤飾皆旨在處於本公開的範圍內。此外，儘管已針對特定目的而在特定環境中在特定實施方案的上下文中闡述了本公開，但所屬領域的一般技術人員將認識到，本公開的效用並不僅限於此且可針對任何數目的目的在任何數目的環境中有益地實施本公開。因此，應考慮到本文中所述的本公開的全部範疇及精神來理解所提 出的發明申請專利範圍。

1:離子植入系統

10:離子源

20:電極

30:質量分析器

40:直線加速器

41:腔室

42:共振器線圈

43:加速器電極

44:射頻產生器

45:勵磁線圈

46:調諧器葉片

50:工件

90:全域控制器

91、220:處理單元

92、225:存儲裝置

100:監測電路

101:拾波回路

200:控制器

Claims (15)

1. 一種離子植入系統，包括：離子源，用於產生離子；直線加速器，用於使所述離子朝向工件加速，其中所述直線加速器包括一個或多個腔室；控制器；以及監測電路，包括：拾波回路，靠近所述一個或多個腔室中的一者設置；收發器，用於傳輸及接收來自所述控制器的信息；其中所述監測電路與所述控制器及所述直線加速器電隔離。
2. 如請求項1所述的離子植入系統，進一步包括：射頻產生器，與所述控制器連通；以及勵磁線圈及共振器線圈，設置在所述一個或多個腔室中的每一腔室中，其中所述射頻產生器向所述勵磁線圈供應勵磁電壓。
3. 如請求項2所述的離子植入系統，其中所述拾波回路從所述一個或多個腔室的所述一者接收感應信號，且關於此感應信號的信息在無實體電連接的情況下被從所述監測電路傳輸到所述控制器。
4. 如請求項3所述的離子植入系統，其中所述控制器使用來自所述監測電路的所述信息控制所述射頻產生器。
5. 如請求項4所述的離子植入系統，其中所述信息包括所述感應信號的振幅及相位。
6. 如請求項3所述的離子植入系統，進一步包括設置在所述一個或多個腔室中的每一腔室中的調諧器葉片，其中所述控制器基於來自所述監測電路的信息控制所述調諧器葉片在所述一個或多個腔室中的每一腔室中的位置。
7. 如請求項1所述的離子植入系統，其中所述監測電路包括能量採集電路，所述能量採集電路用於在無實體電連接的情況下向所述監測電路提供電力。
8. 如請求項7所述的離子植入系統，其中所述控制器包括能量源，其中來自所述能量源的能量被無線地傳輸到所述能量採集電路。
9. 如請求項1所述的離子植入系統，其中所述監測電路與所述控制器設置在一個印刷電路板上，所述一個印刷電路板具有分離的接地平面及電源平面。
10. 一種與離子植入系統一起使用的監測電路，包括：能量採集電路，用於提供電力；拾波回路，在所述拾波回路上感應電壓或電流；放大器，用於放大來自所述拾波回路的信號；模/數轉換器(ADC)，用於將所述信號轉換成數字表示；以及 收發器，用於將所述數字表示傳輸到控制器；其中所述監測電路與所述控制器電隔離。
11. 如請求項10所述的監測電路，其中所述能量採集電路包括換能器、轉換電路及能量儲存電路。
12. 如請求項11所述的監測電路，其中所述換能器包括光電傳感器。
13. 一種與離子植入系統一起使用的監測電路，包括：能量採集電路，用於提供電力；拾波回路，在所述拾波回路上感應電壓或電流；放大器，用於放大來自所述拾波回路的信號；振幅檢測電路；相位檢測電路；模擬多路複用器，將所述振幅檢測電路的輸出及所述相位檢測電路的輸出作為輸入；以及收發器，用於將來自所述模擬多路複用器的輸出傳輸到控制器；其中所述監測電路與所述控制器電隔離。
14. 如請求項13所述的監測電路，其中所述控制器使用所述收發器將主時鐘信號傳輸到所述監測電路，且所述主時鐘信號由所述相位檢測電路使用。
15. 如請求項13所述的監測電路，其中所述控制器使用所述收發器將控制信號傳輸到所述監測電路，且所述控制信號由所述模擬多路複用器使用以選擇所述輸入中的一者。

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