CN102446685A - 一种离子源坩埚控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明阐述了一种离子源坩埚控制方法，控制离子注入机离子源中的坩埚除气和蒸发过程，以稳定产生所需气体。本方法涉及离子注入机，属于半导体制造领域。本方法包含了两个大的步骤，即图中的除气部分(1)和闭环稳气部分(2)。除气部分(1)是通过预热和不断加热坩埚，将坩埚中的杂质气体和所要加热的固体中含有的水分除掉。闭环稳气部分(2)是将坩埚温度的控制与离子源真空值进行闭环控制，并以PID控制算法实现对于二者间的关联控制。离子源真空值可通过人机交互界面设定，由本方法自动调节坩埚温度，使得离子源真空值保持稳定，即获得目标气体浓度。

Description

一种离子源坩埚控制方法

技术领域

本发明涉及离子注入机离子源中对于坩埚温度有效控制从而达到稳定产生气体的方法。应用此方法可缩小坩埚，环境等可能产生的不稳定因素对于离子注入的影响。同时提高了离子源的稳定性与高效性，在实际的生产中很有意义。

背景技术

半导体集成电路制造工艺已发展到12英寸晶片、纳米技术节点时期。随着晶圆片尺寸越来越大，单元器件尺寸越来越小，对半导体工艺设备的性能要求也就越来越高。离子注入机是半导体集成电路器件制造工艺中必不可少的关键设备。为了提高离子注入机的性能，使其满足现代大晶圆片、纳米器件生产工艺的要求和适应将来半导体工艺技术的发展，必须要开发高效的全自动控制系统。

而离子源的控制是整个控制系统中最重要的部分，因为它是整个注入流程的源头，而保证离子源的稳定与高效又成了此控制系统中的重中之重。

离子源的气体源分为两类，一种是气瓶供气，此控制较为简单。另外一种是由固体升华得到气体，由于固体升华的不可控性，坩埚温度的不稳定性等等造成了此类气体源控制的复杂性。

在以前的解决思路中，主要注重的是对于设备硬件(如坩埚，灯丝等等)的改良，使其更加敏感和稳定，对于控制方法没有太多的投入。而本方法则从控制手段入手，缩小了硬件对于离子源稳定，高效性的影响.

发明内容

本发明主要是为了更好的控制坩埚升温。坩埚控制是离子源控制的一个重要部分，通过升华放到坩埚中的固体而产生气体，作为气体源。

对于坩埚控制包含两部分的内容。

除气部分(1)清除坩埚表面附着杂质气体的清除和所要升华的固体中的杂质气体及水分。其具体步骤如下：

步骤(3)将坩埚温度设定到除气预热温度值，一个较低的温度，小于100度。

步骤(4)判断坩埚温度是否到达了设定温度值，步骤(5)如果未达到，则进行步骤(6)继续等待，步骤(7)如果达到，则进入下一步骤(8)设置离子源真空闭环值。

步骤(8)将离子源真空与坩埚温度的闭环值设定到除气真空值，步骤(9)实时比较当前离子源真空值与设定值之间误差。

步骤(10)如没有误差，则进行步骤(11)继续下一次判断，同时也是除气过程。

步骤(12)如有误差，则步骤(13)判断此当前坩埚温度值是否到达了除气温度值上限(较高值，小于固体升华温度。)值。

步骤(14)如果达到了上限值，则进入到步骤(15)，即除气完成，退出。

步骤(16)如果未到达上限值，则进入步骤(17)，根据PID算法，计算出新的坩埚温度值，然后将此值设定到坩埚。因为气体逐渐被泵抽走，故离子源真空变好，所以，离子源真空值与闭环设定值差异越来越大，由于此真空值与坩埚温度做了闭环，所以坩埚温度会持续升高

完成步骤(17)后，会进入步骤(4)，然后进入下一个循环判断，直至步骤(15)，坩埚温度达到了除气上限值，退出。

<2>：坩埚闭环稳气控制.

通过固体升华得到一种气体，而对于此种气体的应用要求此种气体必须稳定的产生，而实际反映的现象就是离子源真空稳定，为了达到此目的，必须在固体的升华过程中，根据真空值的变化来实时控制坩埚温度的升降，而这就是一个闭环稳气的过程。其步骤如下：

步骤(18)将坩埚温度设定到临界升华温度值。

步骤(19)判断坩埚温度是否到达了设定温度值，步骤(20)如果未达到，则进行步骤(21)继续等待，步骤(22)如果达到，则进入下一步骤(23)设置离子源真空闭环值。

步骤(23)将离子源真空与坩埚温度的闭环值设定到目标真空值，步骤(24)实时比较当前离子源真空值与设定值之间误差。

步骤(25)如没有误差，则进行步骤(26)继续下一次判断，同时也是稳定供气过程。

步骤(27)如有误差，则步骤(28)判断此当前坩埚温度值是否到达了本身温度值上限值。

步骤(29)如果达到了上限值，则进入到步骤(30)，即出错，退出。

步骤(31)如果未到达上限值，则进入步骤(32)，根据PID算法，计算出新的坩埚温度值，然后将此值设定到坩埚。

完成步骤(32)后，会进入步骤(19)，然后进入下一个循环判断，直至供气完成或者步骤(30)，坩埚温度达到本身上限值，出错退出。

本发明具有如下显著优点：

1.缩小了环境，硬件(如坩埚)对于离子源稳定性的影响。

2.提高了离子源到达稳定，正确状态的效率。

3.通过对于坩埚，离子源正确的控制，延长了硬件的使用寿命。

附图说明

图1为坩埚控制的整体说明图。

图2为坩埚除气流程图。

图3为坩埚闭环稳气流程图。

本发明的特定实施例已对本发明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。

Claims (3)

1.一种离子源坩埚控制方法包括除气部分(1)、闭环稳气部分(2)，所述的除气部分(1)是通过预热和不断加热坩埚，将坩埚中的杂质气体和所要加热的固体中含有的水分除掉。所述的闭环稳气部分(2)将坩埚温度的控制与离子源真空值进行闭环控制，并以PID控制算法实现对于二者间的关联控制，稳定离子源真空值；

2.一种离子源坩埚控制方法其特征在于：使用PID算法将离子源真空值与坩埚温度间进行闭环控制，稳定离子源真空值；

3.一种离子源坩埚控制方法其特征在于：控制流程包括除气部分(1)、闭环稳气部分(2)两个阶段，将坩埚温度预热到一定值后，就不会再直接控制坩埚温度，而改为控制离子源真空值，达到通过自动调节坩埚稳温度稳定离子源真空值的目的。

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