CN111128651A - 一种等离子体淋浴器电源控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种等离子体淋浴器电源控制方法，稳定弧流和灯丝电流，以此获得最佳发射电流。本方法涉及离子注入机，属于半导体器件制造领域。灯丝电源(3)用来加热灯丝(7)，当灯丝温度达到电子的逸出功时，就会释电子；弧压电源(2)用来加速灯丝所释放的电子，向弧室(5)运动，最终在弧室上形成弧流；进入弧室的电子在磁铁(6)作用下轰击由气源(4)导入弧室的气体，用于产生使晶圆呈电中性的二次电子；电源控制器(1)是将弧压电源和灯丝电源进行闭环控制，通过将弧流与设定值A进行比较，将其偏差值再与设定值B进行比较来调节灯丝电流，直到弧流稳定在设定值A附近；同时使灯丝电流在限值设定值B以下，保护灯丝不会熔断。

Description

一种等离子体淋浴器电源控制方法
技术领域
本发明涉及一种等离子体淋浴器电源控制方法，应用到离子注入机中，属于半导体器件制造领域。
背景技术
等离子体淋浴器，实际上是一个直接加热式离子源。在半导体制造工艺装备离子注入机中，该部件对保障晶圆合格率起着至关重要的作用。
等离子体淋浴器，是利用加热的灯丝发出的自由电子在弧电压及磁场的驱动下，轰击气体分子产生二次电子，并在弧室内形成等离子体。等离子体里的二次电子会被经过的正离子束吸取出弧室，而低能的正离子会被离子束排除在外。从而二次电子就会与离子束一同到达晶圆，阻止了由于离子注入而形成的正离子体的产生，使得晶圆表面呈电中性，进而防止了尖端放电的出现。弧流的大小将直接影响二次电子的发射电流，发射电流是确保晶圆表面呈电中性的关键。弧流的大小是我们的控制目标。
本发明是通过电源控制器将弧压电源与灯丝电源进行闭环控制，实现弧流在设定值附近的自动稳定，以此来最佳稳定二次电子的发射电流；同时可使灯丝电流在设定限值以下，以保护灯丝不会由于过电流而熔断。
发明内容
如图1所示，等离子体淋浴器工作包括电源控制器(1)、弧压电源(2)、灯丝电源(3)、氙气源(4)、弧室(5)、磁铁(6)及灯丝(7)。其特征在于：
灯丝电源(3)加上一定的电流使灯丝(7)加热，当灯丝(7)的温度达到电子的逸出功时，灯丝(7)会释放自由电子。在灯丝(7)与弧室(5)之间加上一弧压电源(2)，自由电子在弧电压的作用下，以一定的速度和能量进入弧室(5)，最终吸附到弧室(5)上形成弧流。灯丝电流越大，弧流越大；灯丝电流越小，弧流越小。进入弧室(5)的自由电子在磁铁(6)的磁场作用下轰击由气源(4)送入弧室(5)的气体，产生二次电子，并在弧室(5)内形成等离子体。电源控制器(1)对灯丝电源(3)和弧压电源(2)进行闭环控制，以此来稳定灯丝电流与弧流，其控制方法如图2所示，其特征在于：
电源控制器(1)比较弧流(10)与设定值A(8)，若偏差值小于误差范围，则使偏差比较信号向上调节；若偏差值大于误差范围，则使偏差比较信号向下调节；然后再将调节后的偏差比较信号与设定值B(9)进行比较，从而来稳定灯丝电流(11)，以达到稳定弧流(10)的作用。同时保证灯丝电流在设定值B(9)限值之下。
本发明的优点是：
由于器件的反应时间在微秒级，因此该电源控制方法可能在等离子体淋浴器开始工作5ms内实现弧流和灯丝电流的稳定，简化了等离子体淋浴器起弧的工作过程，同时提高了其工作的稳定性，保证了晶圆的合格率。此外还能确保灯丝电流在最大允许的限值之下，防止灯丝被熔断，减小了后期维护成本。
附图说明
本发明的具体实施方式：
图1是本发明的等离子体淋浴器的框图
图2是本发明的电源控制方法图
具体实施方式
下面结合附图具体实施例对本发明作进一步介绍，但这些描述不作为对本发明的限定。
图1示意一种等离子体淋浴器电源控制方法，其包括：电源控制器(1)、弧压电源(2)、灯丝电源(3)、氙气源(4)、弧室(5)、磁铁(6)及灯丝(7)。灯丝电源(1)用来给等离子体淋浴器的灯丝(7)加热，当被加热的灯丝(7)温度达到电子的逸出功时，就会释放自由电子。弧压电源(2)连接在灯丝(7)与弧室(5)之间，产生弧压电场，用来加速灯丝(7)所释放的自由电子，向弧室(5)运动，最终吸附到弧室(5)上形成弧流(10)；灯丝电流(11)越大，弧流(10)越大，灯丝电流(11)越小，弧流(10)越小。进入弧室(5)的自由电子在磁铁(6)的磁场作用下轰击由气源(4)送入弧室(5)的气体，生二次电子，并在弧室(5)内形成等离子体。
电源控制器(1)对弧压电源(2)和灯丝电源(3)实现闭环控制，其调节过程如图2所示。首先通过设置设定A(8)和设定值B(9)，电源控制器(1)会给灯丝电源(3)触发信号来给定一个灯丝电流(11)，在弧压电源(2)的作用下，会在弧室(5)内起弧，从而产生弧流(10)。然后电源控制器(1)将当前弧流(10)与设定值A(8)比较与运算，若偏差值小于误差范围，则使偏差比较信号向上调节；若偏差值大于误差范围，则使偏差比较信号向下调节。其次将调节后的偏差比较信号与设定值B(9)进行比较，从而来稳定灯丝电流(11)，以达到稳定弧流(10)的作用。同时保证灯丝电流在设定值B(9)限值之下。
本发明专利的特定实施例已对本发明专利的内容做了详尽说明。对本领域一般技术人员而言，在不背离本发明专利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 (2)

1.一种等离子体淋浴器电源控制方法，包括：电源控制器(1)、弧压电源(2)、灯丝电源(3)、气源(4)、弧室(5)、磁铁(6)及灯丝(7)。
2.一种等离子体淋浴器电源控制方法，其特征在于：灯丝电源(1)用来给等离子体淋浴器的灯丝(7)加热，当被加热的灯丝(7)温度达到电子的逸出功时，就会释放自由电子；弧压电源(2)用来加速灯丝(7)所释放的自由电子，向弧室(5)运动，最终吸附到弧室(5)上形成弧流；进入弧室(5)的自由电子在磁铁(6)的磁场作用下轰击由气源(4)送入弧室(5)的气体，用于产生使晶圆呈电中性的二次电子；电源控制器(1)是将弧压电源(2)和灯丝电源(3)进行闭环控制，通过将弧流当前值与设定值A(8)进行比较，将其偏差值再与设定值B(9)进行比较从而来调节灯丝电流，直到弧流值稳定在设定值A(8)的附近。以此达到获得二次电子最佳稳定的发射电流；同时可使灯丝电流在限值设定值B(9)以下，以保护灯丝不会由于过电流而熔断。
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