CN103135509B - 基于虚拟仪器的注入机控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于虚拟仪器的注入机控制系统包括注入机电源系统、设置有注入机控制软件的上位机、反应腔室、预抽腔室。本发明提供的基于虚拟仪器的注入机控制系统信号采集系统整合度高，为控制提供了牢靠的外界条件，结构简单，可用于大面积的离子注入。

Description

基于虚拟仪器的注入机控制系统

技术领域

本发明涉及半导体器件制造领域，特别涉及一种基于虚拟仪器的注入机控制系统。

背景技术

离子注入是IC制造领域的重要环节之一，在太阳能为代表的新能源领域中扮演着重要角色，离子注入机本身是融合了高真空环境、高压环境以及高温环境的复杂系统，尤其特别的是在注入过程中充满了大量毒性特殊气体。随之自动化技术的发展和高效率生产的需求下，充分智能的注入机控制系统日益凸显出了其重要性。

随着注入机在功能上不断地趋于复杂，需要集成多套测量设备来满足完整的控制需求，而连接和集成这些不同设备总是要耗费大量的时间。计算机技术的飞速发展，虚拟仪器技术在自动测试及自动化领域起着越来越重要的角色。面对大量复杂信号的采集与处理和不同仪器的协调控制，虚拟仪器技术凭借高性能的模块化硬件，结合灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。软件即是仪器是NI公司提出的虚拟仪器理念的核心思想，NI LabVIEW图形化开发工具自1986年问世以来，在产品设计周期的各个环节都得到了充分的应用，改善了产品质量、缩短了产品的周期，并提高了产品开发效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单可用于大面积注入的基于虚拟仪器的注入机控制系统。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于虚拟仪器的注入机控制系统，包括注入机电源系统、设置有注入机控制软件的上位机、反应腔室、预抽腔室；所述上位机通过一数字输出控制器控制设置在反应腔室和预抽腔室之间的真空阀门完成反应腔室和预抽腔室的隔离，并通过所述数字输出控制器在所述反应腔室和预抽腔室的气压达到所述真空门阀开启要求时，控制一门阀机械手将硅片穿过所述预抽腔室送达所述反应腔室，并放置在所述反应腔室内设置的一下电极，并控制所述下电极的位置；所述上位机通过一串口服务器控制设置在所述反应腔室的分子泵和调压阀，使得反应腔室达到高真空度，及在反应完成后，控制所述分子泵使反应腔室回归至低真空度。

进一步地，该基于虚拟仪器的注入机控制系统还包括送气装置，所述送气装置包括气源、质量流量控制器和电磁阀；所述气源依次通过所述质量流量控制器、电磁阀与所述反应腔室连接。

进一步地，所述上位机包括实时监控模块，监测当前控制系统运行状态，直观体现控制系统的当前运行状态；

工艺控制模块，选择欲反应的气体、设定气体流量、反应时间及吹扫次数，并控制放片、取片及反应过程。

进一步地，所述注入机电源系统包括射频电源、射频电源匹配器及脉冲电源；所述脉冲电源与所述反应腔室连接；所述射频电源通过所述射频电源匹配器与所述反应腔室连接。

进一步地，该基于虚拟仪器的注入机控制系统还包括数据采集卡，所述数据采集卡设置在所述上位机与反应腔室及预抽腔室之间。

进一步地，所述上位机设置了NI6299采集卡。

进一步地，所述注入机控制软件是基于labview的环境开发。

本发明提供的基于虚拟仪器的注入机控制系统信号采集系统整合度高，为控制提供了牢靠的外界条件，结构简单且可用于大面积的离子注入。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于虚拟仪器的离子注入机控制系统的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明实施例提供的一种基于虚拟仪器的注入机控制系统，包括注入机电源系统、设置有注入机控制软件的上位机(图中未示出，即工控机)、预抽腔室24、反应腔室25、送气装置及数据采集卡。其中，注入机电源系统包括射频电源1、射频电源匹配器2及脉冲电源3。脉冲电源3与反应腔室25连接；射频电源1通过射频电源匹配器2与反应腔室25连接。射频电源1为反应提供等离子所需的能量。脉冲电源3为反应提供等离子注入环境。送气装置包括气源9、质量流量控制器10-14和电磁阀15-19。每个气源9依次通过一个质量流量控制器、一个电磁阀与反应腔室25连接。在得到真空环境后，选择即将通入的反应气体，通过质量流量控制器设置气体流量，打开电磁阀，通入适当时间后，腔室压力达到稳定，完成一次送气过程。上位机设置了NI公司的NI 6229采集卡。NI 6229采集卡为直流供电。数字输出、输入，模拟输出、输入全部配有相应的扩展电路，即用于满足元件的驱动条件又为采集卡本身提供了完善的保护。注入机控制软件是基于labview开发的。在虚拟仪器领域，labview是常用的软件之一，在测试测量与控制领域，labview更是有重要的地位，另外其优秀的鲁棒性和快速的图形化界面也是本发明使用该软件的重要原因。软件包含了状态监测、手动控制与自动化控制三个相对分立的功能划分。状态监测即系统可以实时的得到当前系统运行状态，结合界面中仿真注入机系统的简图，直观的体现机器当前运行状态，并与控制功能形成闭环。手动控制提供使用者在实验阶段或其他非正常使用的情况下，可以独立的控制各个部分器件。自动化控制是整个软件的核心部分，通过友好的配方设置界面，向使用者提供了自由的工艺流程选择，经过编辑的工艺流程在无人值守的情况下完成工艺过程。例如，上位机可包括实时监控模块及工艺控制模块。实时监控模块监测当前控制系统运行状态，直观体现控制系统的当前运行状态。工艺控制模块，选择欲反应的气体、设定气体流量、反应时间及吹扫次数，并控制放片、取片及反应过程。

工艺控制模块通过一数字输出控制器控制设置在反应腔室25和预抽腔室24之间的真空阀门完成反应腔室25和预抽腔室24的隔离，并通过数字输出控制器控制设置在预抽腔室24的机械泵8，设置在反应腔室25的机械泵6，使预抽腔室24与反应腔室25同时进行真空获得，并在反应腔室25和预抽腔室24的气压达到真空门阀开启要求时，控制一门阀机械手将硅片穿过预抽腔室24送达反应腔室25，并放置在反应腔室25内设置的一下电极4(下电极为圆盘形，圆盘上方有均匀分布的四个支撑柱，并设有传动机构和托盘传感器)。下电极4的持片结构从原位升起，将硅片托起，离开机械手，完成托片过程。机械手将返回预抽腔室24，下电极4上升到反应腔室25上方。

放片结束后，工艺控制模块通过一串口服务器控制设置在反应腔室25的分子泵5和调压阀，使得反应腔室25达到高真空度，进入工艺编辑功能，分别选择欲反应的气体，设定相应的流量，工艺进行的时间，吹扫次数等信息。设置结束后，反应气体将通入反应腔室25，达到稳定的气压后，反应气体在射频电源1的输出后起辉，此时打开脉冲电源3反应设定时间后，完成一次反应过程，吹扫气体，完成多步工艺后，将进入取片流程。在反应完成后，工艺控制模块控制分子泵5使反应腔室25回归至低真空度，下电极4下降至托片位置。

工艺控制模块通过数字输出控制器控制设置在反应腔室25和预抽腔室24之间的真空阀门打开，控制门阀机械手进入到反应腔室25中，门阀机械手再将硅片取回至预抽腔室24。此时真空阀门将关闭，在预抽腔室24气压回归到大气压，取走硅片，即完成一次完整的离子注入过程。

本发明的信号采集系统整合度高，为控制提供了牢靠的外界条件，采用在上位机设置NI 6229采集卡的形式，为仪器提供高了良好的可扩展性，充分适应并发挥了虚拟仪器的特点；NI 6229采集卡增强了控制元件与采集系统的统一性，与元件对应的控制板卡，在复用性上体现出了强大的优势。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种基于虚拟仪器的注入机控制系统，其特征在于，包括：

注入机电源系统、设置有注入机控制软件的上位机、反应腔室、预抽腔室；

所述上位机通过一数字输出控制器控制设置在反应腔室和预抽腔室之间的真空阀门完成反应腔室和预抽腔室的隔离，并通过所述数字输出控制器在所述反应腔室和预抽腔室的气压达到所述真空阀门开启要求时，控制一机械手将硅片穿过所述预抽腔室送达所述反应腔室，并放置在所述反应腔室内设置的一下电极，并控制所述下电极的位置；在反应完成后，控制所述机械手将硅片取回至预抽腔室；

所述上位机通过一串口服务器控制设置在所述反应腔室的分子泵和调压阀，使得反应腔室达到高真空度，及在反应完成后，控制所述分子泵使反应腔室回归至低真空度。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟仪器的注入机控制系统，其特征在于，还包括送气装置，所述送气装置包括：

气源、质量流量控制器和电磁阀；

所述气源依次通过所述质量流量控制器、电磁阀与所述反应腔室连接。

3.根据权利要求2所述的基于虚拟仪器的注入机控制系统，其特征在于，所述上位机包括：

实时监控模块，监测当前控制系统运行状态，直观体现控制系统的当前运行状态；

工艺控制模块，选择欲反应的气体、设定气体流量、反应时间及吹扫次数，并控制放片、取片及反应过程。

4.根据权利要求1所述的基于虚拟仪器的注入机控制系统，其特征在于，所述注入机电源系统包括：

射频电源、射频电源匹配器及脉冲电源；

所述脉冲电源与所述反应腔室连接；所述射频电源通过所述射频电源匹配器与所述反应腔室连接。

5.根据权利要求1所述的基于虚拟仪器的注入机控制系统，其特征在于，还包括：

数据采集卡，所述数据采集卡设置在所述上位机与反应腔室及预抽腔室之间。

6.根据权利要求1-5任一项所述的基于虚拟仪器的注入机控制系统，其特征在于：

所述上位机设置了NI6299采集卡。

7.根据权利要求1-5任一项所述的基于虚拟仪器的注入机控制系统，其特征在于：

所述注入机控制软件是基于labview的环境开发。