CN116607129A - 一种lpcvd沉积压力的精确跟随控制方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LPCVD沉积压力的精确跟随控制方法与装置，通过引入压力前馈预判，既运行通入气体时，将设定的气体流量、炉温度发送到控制器，由其调取压力函数块并作出计算，发出脉冲信号以控制蝶阀快速且精准的到达指定开度，从而避免因通入气体造成反应室内压力大幅度波动，实现LPCVD的温定运行，并保证了LPCVD初始膜的一致性。
Description
技术领域
本发明属于化学气相沉积技术、具体涉及一种LPCVD沉积压力的精确跟随控制方法与装置。
背景技术
随着微电子技术的发展和生产水平的提高，半导体分立功率器件的PN结等表面态都由LPCVD来得到，而LPCVD沉积的薄膜质量的好差至关重要。薄膜的成分、成分比例以及均匀性都影响着产品最终的参数，得到质量较高的薄膜成为首要的选择，因此这对LPCVD的气相沉积时的压力突出了更高的要求。而LPCVD做气相沉积指标就是反应室内压力恒定，当气体通入时候，反应室内的压力会逐步增加，造成与PN结接触的初始沉积薄膜就不合格。目前，压力控制领域还大量采用PID或者双PID通过电容式压力计控制蝶阀的手段，由于压力控制过程具有比较典型的滞后性，调节效果不能适时反映，从而产生较大的压力波动，既使得沉积的薄膜有一定的缺陷，又没有发挥出电容式真空计测量精度高的优势，因此有必要对压力的精确控制加以改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种LPCVD沉积压力的精确跟随控制方法与装置，能够控制蝶阀快速且精准的到达指定开度，从而避免因通入气体造成反应室内压力大幅度波动，实现LPCVD的稳定运行，并保证了LPCVD初始膜的一致性。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
另一方面，一种LPCVD沉积压力的精确跟随控制方法，包括以下步骤：
S1.以不同的工艺气体流量、不同的炉温度、不同的蝶阀开启角度测定对应的压力值；
S2.以三个输入变量为前馈，构建一为控制蝶阀开启角度的压力函数块，其中，工艺气体流量和炉温度为自变量，用以控制蝶阀开启角度的脉冲量为因变量；
S3.通过计算机查询建立的压力函数块，并通过计算公式设置脉冲量对LPCVD通入气体时进行蝶阀开启角度的模糊控制。
在步骤S1中，按照不同的蝶阀开启角度、泵抽速的大小，不同的工艺气体流量，不同的炉温度，依据控制不同蝶阀开启角度下泵抽速的大小确定细分级数，测试出不同的工艺气体流量和不同的炉温度下所对应的压力值。
所述工艺气体流量和炉温度通过工艺数据来匹配，所述蝶阀开启角度通过手动或自动方式进行递减或递加来匹配。
在步骤S3中，所述计算公式为：
X＝(B-C)A*α*100，式中，
X为蝶阀开启角度；
A为控制的目标压力值；
B为一定工艺流量气体产生的压力值；
C为真空泵所能达到的极限真空值；
α为蝶阀开启角度所对应的流量因数。
另一方面，一种LPCVD沉积压力的精确跟随控制装置，包括蝶阀控制器、计算机、电容式真空计，蝶阀控制器获取和控制蝶阀开启角度；电容式真空计测定真空值及压力值并输至蝶阀控制器；计算机获取工艺气体流量、取炉温度以及蝶阀控制器获得并输来的蝶阀开启角度，以构建一控制蝶阀开启角度的压力函数块，并通过计算公式设置对LPCVD通入气体时进行蝶阀开启角度的模糊控制的脉冲量，并将该脉冲量输出至蝶阀控制器以控制蝶阀快速达到指定开度。
所述计算公式为：
X＝(B-C)A*α*100，式中，
X为蝶阀开启角度；
A为控制的目标压力值；
B为一定工艺流量气体产生的压力值；
C为真空泵所能达到的极限真空值；
α为蝶阀开启角度所对应的流量因数。
采用本发明的一种LPCVD沉积压力的精确跟随控制方法与装置，通过引入压力前馈预判，既运行通入气体时，将设定的气体流量、炉温度发送到控制器，由其调取压力函数块并作出计算，发出脉冲信号以控制蝶阀快速且精准的到达指定开度，从而避免因通入气体造成反应室内压力大幅度波动，实现LPCVD的温定运行，并保证了LPCVD初始膜的一致性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对发明进行详细说明：
图1是本发明的LPCVD沉积压力的精确跟随控制方法的流程框图；
图2是本发明的LPCVD沉积压力的精确跟随控制装置的原理框图。
具体实施方式
本发明的一种LPCVD沉积压力的精确跟随控制方法如图1所示，包括以下步骤：
S1.以不同的工艺气体流量、不同的炉温度、不同的蝶阀开启角度测定对应的压力值；具体还可按照不同的蝶阀开启角度、泵抽速的大小，不同的工艺气体的流量，不同的炉温度，依据控制不同蝶阀开启角度下泵抽速的大小确定细分级数，测试出不同的工艺气体流量和不同的温度下所对应的压力值；上述工艺气体流量和炉温度可通过工艺数据来匹配，而蝶阀开启角度可通过手动或自动方式进行递减或递加来匹配；
S2.以三个输入变量为前馈，构建一为控制蝶阀开启角度的压力函数块，并输入计算机控制程序，其中，工艺气体流量和炉温度为自变量，用以控制蝶阀开启角度的脉冲量为因变量；
S3.通过计算机查询建立的压力函数块，并通过计算公式设置脉冲量对LPCVD通入气体时进行蝶阀开启角度的模糊控制，其中，该计算公式采用如下：
X＝(B-C)A*α*100，式中，
X为蝶阀开启角度；
A为控制的目标压力值；
B为一定工艺流量气体产生的压力值；
C为真空泵所能达到的极限真空值；
α为蝶阀开启角度所对应的流量因数，不同蝶阀的结构不同，其因数也不同，由实际测得。
例：极限真空值C为8torr，通入100sccm的氮气所产生的压力B为92torr，此时再反应室内蝶阀开启角度为100时的压力值(B-C)便是84torr，当沉积工艺进行时，需控制反应室内压力值A为200torr，84除以200等于0.42，但是因为蝶阀的结构导致气体在不同开启角度下呈现的流量不是线性变化，假设在开启角度为42的流量因数α为0.86，侧得到实际在运行沉积工艺时控制压力200torr需控制蝶阀开启角度为36.1。
如图2所示，本发明还包括了一种LPCVD沉积压力的精确跟随控制装置，包括蝶阀控制器、计算机、电容式真空计，蝶阀控制器获取和控制蝶阀开启角度；电容式真空计测定真空值及压力值并输至蝶阀控制器；计算机获取工艺气体流量、取炉温度以及蝶阀控制器获得并输来的蝶阀开启角度，以构建一控制蝶阀开启角度的压力函数块，并通过上述的计算公式设置对LPCVD通入气体时进行蝶阀开启角度的模糊控制的脉冲量，并将该脉冲量输出至蝶阀控制器以控制蝶阀快速达到指定开度。
综上所述，采用本发明的精确跟随控制方法与装置，能够精准、实时控制LPCVD通入气体时的压力，实现稳定控制LPCVD压力，避免了压力大幅度的波动，实现LPCVD炉的稳定运行。
但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (6)
1.一种LPCVD沉积压力的精确跟随控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.以不同的工艺气体流量、不同的炉温度、不同的蝶阀开启角度测定对应的压力值；
S2.以三个输入变量为前馈，构建一为控制蝶阀开启角度的压力函数块，其中，工艺气体流量和炉温度为自变量，用以控制蝶阀开启角度的脉冲量为因变量；
S3.通过计算机查询建立的压力函数块，并通过计算公式设置脉冲量对LPCVD通入气体时进行蝶阀开启角度的模糊控制。
2.根据权利要求1所述的一种LPCVD沉积压力的精确跟随控制方法，其特征在于：在步骤S1中，按照不同的蝶阀开启角度、泵抽速的大小，不同的工艺气体流量，不同的炉温度，依据控制不同蝶阀开启角度下泵抽速的大小确定细分级数，测试出不同的工艺气体流量和不同的炉温度下所对应的压力值。
3.根据权利要求1或2所述的一种LPCVD沉积压力的精确跟随控制方法与装置，其特征在于：所述工艺气体流量和炉温度通过工艺数据来匹配，所述蝶阀开启角度通过手动或自动方式进行递减或递加来匹配。
4.根据权利要求1所述的一种LPCVD沉积压力的精确跟随控制方法与装置，其特征在于，在步骤S3中，所述计算公式为：
X＝(B-C)A*α*100，式中，
X为蝶阀开启角度；
A为控制的目标压力值；
B为一定工艺流量气体产生的压力值；
C为真空泵所能达到的极限真空值；
α为蝶阀开启角度所对应的流量因数。
5.一种LPCVD沉积压力的精确跟随控制装置，其特征在于：包括蝶阀控制器、计算机、电容式真空计，蝶阀控制器获取和控制蝶阀开启角度；电容式真空计测定真空值及压力值并输至蝶阀控制器；计算机获取工艺气体流量、取炉温度以及蝶阀控制器获得并输来的蝶阀开启角度，以构建一控制蝶阀开启角度的压力函数块，并通过计算公式设置对LPCVD通入气体时进行蝶阀开启角度的模糊控制的脉冲量，并将该脉冲量输出至蝶阀控制器以控制蝶阀快速达到指定开度。
6.根据权利要求5所述的一种LPCVD沉积压力的精确跟随控制装置，其特征在于：所述计算公式为：
X＝(B-C)A*α*100，式中，
X为蝶阀开启角度；
A为控制的目标压力值；
B为一定工艺流量气体产生的压力值；
C为真空泵所能达到的极限真空值；
α为蝶阀开启角度所对应的流量因数。
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Cited By (2)
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| CN117646198A (zh) * | 2024-01-30 | 2024-03-05 | 浙江大学 | 一种原子级精度的cvd设备压力自动控制方法及系统 |
| CN117660944A (zh) * | 2024-01-30 | 2024-03-08 | 浙江大学 | 一种可实现原子精度制造的化学气相沉积自动化装备 |
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2023
- 2023-06-06 CN CN202310661432.6A patent/CN116607129A/zh active Pending
Cited By (4)
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| CN117646198A (zh) * | 2024-01-30 | 2024-03-05 | 浙江大学 | 一种原子级精度的cvd设备压力自动控制方法及系统 |
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| CN117660944B (zh) * | 2024-01-30 | 2024-04-23 | 浙江大学 | 一种可实现原子精度制造的化学气相沉积自动化装备 |
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