[发明专利]一种等离子体浸没注入设备的剂量控制系统

权利要求书

1.一种等离子体浸没注入剂量标定方法，其特征在于在等离子体浸没注入装置中，首先通过示波器实时测定离子注入脉冲的电压电流，即在高压脉冲电源和等离子腔体以及靶台两端形成电路回路，从高压探头处测定脉冲电压，在回路线路中测定相应脉冲内的回路电流；然后采用积分回路电流并除去二次电子贡献进行离子注入剂量计算，其计算的公式为：

                                                              ，

其中η₀为特定条件下的离子注入的二次电子产生效率，δ为不同条件下二次电子产生效率的修正因子，它与不同的离子注入类型并且和不同的注入参数设置相关，t_p为脉冲电压脉宽，I为实测电流，e为注入离子电量，A为靶材面积，t为整体注入时间，f为脉冲电压频率，D_im为单位面积离子注入剂量。

2.如权利要求1所述的等离子体浸没注入剂量标定方法，其特征在于δ为注入参数的函数，具体形式表示为，其中，α、β、γ分别为二次电子效率与电压、脉宽和频率相关的修正因子；V₀、t_p0和f₀为对应η₀条件下的电压、脉宽和频率。

3.如权利要求2所述的等离子体浸没注入剂量标定方法，其特征在于修正因子δ：  

          ，

其中m，n为与注入离子类型等相关的常数系数，故有：

          

系数m、n通过不同电压注入情况，拟合确定。

4.一种基于如权利要求3所述方法的测量等离子体浸没注入剂量的设备，其特征在于，该设备包括安装于腔体内靶台的信号采集器，附属的金属引线以及外围的信号测量系统；其中，所述信号采集器为导电金属片和绝缘体基片的双层结构，其上层金属片实现注入电场模拟，而下层的绝缘基片实现采集器与靶台的电绝缘；所述金属引线为刚性结构，与信号采集器连接，并通过外围机械传动来控制信号采集器在靶台上的移动；金属引线在测量离子浸没注入剂量时加载电压，并由此金属引线引出信号，收集信息；所述外围的信号测量系统包括一高压探头，用于加载信号收集器上的高压信号转换，并通过示波器收集信号和处理存储数据。

5.如权利要求4所述的测量等离子体浸没注入剂量设备，其特征在于，金属引线与等离子体真空腔体为电绝缘和真空密封，并通过特氟龙材料模具和O型密封圈实现。

6.如权利要求5所述的测量等离子体浸没注入剂量设备，其特征在于，所述信号采集器距离靶台中心位置的距离与转动角度存在关系：；其中金属引线旋转轴心到靶台中心的距离r₀大于二分之一的靶台半径R₀，即r₀>R₀/2。

7.一种等离子体浸没注入的剂量控制系统，其特征在于，包括如权利要求4所述的测量等离子体浸没注入剂量的设备以及计算机处理系统；其中，测量等离子体浸没注入剂量的设备包括等离子体浸没注入设备内部的信号采集器和外围的信号测量系统；所述信号采集器单独收集等离子体注入设备的腔体内靶台各处的等离子体注入信号，实时模拟不同位置样品的离子注入情况；所述外围的信号测量系统接受并测量由信号采集器收集的信号，并将此信号传递给计算机处理系统；所述计算机处理系统，接受并处理信号测量系统测量得到的信号，并据此对等离子体浸没注入设备进行控制；计算机处理系统处理信号是根据样品工件的实际注入情况，按照权利要求1或3的方法，计算得到离子的注入剂量，并反馈控制等离子体浸没注入设备的工作。