等离子增强化学气象沉积设备的控制方法技术

本发明专利技术属于控制系统技术，具体地说是一种等离子增强化学气象沉积设备的控制方法。它包括设备初始化控制、晶圆加工流程控制、设备异常报警控制，其中：设备初始化控制步骤为启动设备电源，打开报警监控，并发送传片腔和反应腔的初始化指令；晶圆加工流程控制步骤为导入工艺配方，使用批或层配方进行加工初始化、晶圆加工和加工结束控制；设备异常报警控制实现对设备异常和故障的监控，通过异常预处理机制和报警应答处理机制，对设备报警进行分步处理。采用本发明专利技术可实现对化学气象沉积的非常精确的工艺控制，能够满足半导体器件制造过程中的工艺要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于控制系统技术，具体地说是一种等离子增强化学气象沉积 设备的控制方法。
技术介绍
随着半导体技术的快速发展，对半导体制造设备的要求也越来越苛刻， 其中对化学气象沉积设备的要求更为突出，主要表现在晶圆的沉积均匀性、沉积膜厚和沉积品质等方面，目前国内6英寸同类产品的均匀性多为 4%-5%，薄膜应力为80-120mPa，折射率为1.45-1.48，并不能满足未来半 导体制造的工艺需求。由于化学气象沉积设备结构复杂，而进行高度自动化控制则十分困难， 目前许多半导体沉积设备，需要人员参与决策的比例很大，如诺发生产的 半导体沉积设备(CC-1)其设备初始化就需要人为进行决策和下达种类繁 多的单步控制指令。在这种情况下，人员的误操作行为将会频繁发生，设 备可靠性和安全性无法得到保障，同时也为构建高度自动化的半导体制造 工厂带来了弊端。现阶段的化学气象沉积设备的控制系统， 一般采用较简单的报警处理 机制， 一旦设备故障就停止整个加工流程甚至关闭控制系统，即使是一些 阀值监测也会如此，这样就造成了不必要的损失。而报警后的处理几乎没 有，这就需要针对不同的报警人为做出很多繁琐的处理。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够保证半导体工艺中晶圆沉积均匀性、沉 积膜厚以及设备安全的。 为了实现上述目的，本专利技术的技术解决方案如下包括设备初始化控制、晶圆加工流程控制、设备异常报警控制，其中 设备初始化控制步骤为启动设备电源，打开报警监控，并发送传片腔和反 应腔的初始化指令；晶圆加工流程控制步骤为导入工艺配方，使用批或层 配方进行加工初始化、晶圆加工和加工结束控制；设备异常报警控制实现 对设备异常和故障的监控，通过异常预处理机制和报警应答处理机制，对 设备报警进行分步处理。所述启动设备电源步骤为0秒启动24V电源；0.5秒启动射频发生器；1秒启动加热器；2秒启动反应腔真空泵；3秒启动传片腔真空 泵；4秒关闭反应腔真空泵；5秒关闭传片腔真空泵；7秒打开吹风机; 9秒关闭吹风机。所述传片腔设备初始化步骤为关闭卡匣门，机械手回原点并关闭传 片门，关闭净化阀、回填阀和第一节流阀；判断反应腔压力大于10Torr否， 如果反应腔压力大于10Torr则调节第一节流阀使传片腔和反应腔压差保持 在1Torr以内，打开传片门，否则直接进入传片腔压力大于9Torr否的判断; 如果传片腔压力大于9Torr则打开第一节流阀同时关闭净化阀和回填阀抽 真空到9Torr以下，关闭传片门，否则直接关闭传片门；然后开始定位机械 手，同时进行净化、回填及抽真空传片腔操作，抽真空到200mTorr，并等 待机械手定位完成；反应腔设备初始化歩骤为复位样品叉，关闭高低射 频，关闭反应、保压气路的气体，设置加热器温度400度；判断当反应腔 腔体压力大于9.5Torr否，当反应腔腔体压力大于9.5Torr时则等待传片腔 将其压力抽到小于9.5Torr，否则判断进入传片腔压力小于11Torr否的判断； 当传片腔压力小于11Torr时，等待传片门关闭，打开第二节流阀并允许压 力控制进行压力控制，否则等待传片腔压力小于11Torr;然后开始进行净 化、抽真空反应腔操作；再设置压力控制器为50mTorr、并关闭反应、保压 气路气体，等待反应腔本体抽真空到50mTorr。所述传片腔净化歩骤为打开第一节流阀将传片腔本体抽到真空 200mTorr，关闭第一节流阀，打开回填阀将氮气回填入传片腔腔体到11Torr， 关闭回填阀，循环至少3次此净化过程；传片腔回填步骤为关闭净化阔， 回填阀和第一真空阀；如果当前压力与1000mTorr之和小于目标压力则打 开回填阀，并等待当前压力与50mTorr之和大于目标压力，关闭回填阀； 如果当前压力与30mTorr之和小于目标压力则打开净化阀，等待当前压力 与10mTorr之和大于目标压力，关闭净化阀，再关闭回填阀；传片腔抽真 空步骤为关闭净化阀和回填阀，如果当前传片腔压力小于目标压力与 15mTorr之和则结束操作，否则打开第一真空阀并等待当前压力小于目标压 力与50mTorr之和时关闭第一真空阀。所述反应腔抽真空步骤为关闭反应、保压气路气体，打开第二真空阀，和第二节流阀；设置压力控制器压力至50mTorr作为目标压力，设置 超时计时器为30秒，等待反应腔压力到达目标压力，如果超时则报错则退 出，否则关闭计时器；反应腔净化步骤为查找并打开氮气气路并设置质 量流量计流率为5000sccm，关闭反应气路复路阀(MA)和保压气路复路 阀，同时打开第二节流阔，设置压力控制器压力至50mTorr作为反应腔本 体真空度，当反应腔压力低于50mTorr时，打开反应气路复路阀和保压气路复路阀，同时使用氮气气体回填反应腔，设置压力控制器为9.5Torr;重 复此净化过程至少3次。所述机械手定位步骤为1 )检查传感器，如工作状态为ON则报错退出； 2)移动机械手到指定卡匣的默认位置，进行机械手在默认位置时传感器当 前工作状态判断，如果机械手在默认位置时传感器当前工作状态为ON,则 降低机械手1000步，将工作状态置为OFF; 1000步后如果当前传感器为工 作状态为ON，则报错退出；3)升起机械手，直到传感器工作状态变为ON 或者超出10000步，升降轴定位完毕，其机械手升降轴坐标为当前位置；其 中如果传感器超出10000歩时工作状态仍为OFF则报错退出；4)升起机械 手2000步；5)伸展机械手，直到传感器OFF或超出5400步，再伸展机械 手60步，在伸展机械手60歩后如传感器为工作状态ON，则报错退出；6) 收回机械手，直到传感器工作状态为ON或超出2000歩，找到位于机械手 伸展轴上的传感器光窗的外边缘位置，其中如收回机械手超出2000步时传 感器仍为OFF，则报错退出；7)继续伸展机械手1500步；8)在伸展1500 步基础上再伸展机械手，直到传感器工作状态为ON或超出6000歩；其中 如传感器在机械手超出6000步时工作状态仍为OFF，则报错退出；9)收 回机械手500步；10)如收回机械手500步时传感器工作状态为ON，则报 错退出；11)伸展机械手，直到传感器为工作状态ON或超出2000步，找 到位于机械手伸展轴上的传感器光窗的内边缘位置，至此获得容置有传感 器的卡匣的内外边缘坐标位置，当前传感器状态工作状态为ON;其中在机 械手超出2000步时如传感器工作状态仍为OFF,则报错退出；12)在获得 卡匣的内外边缘坐标位置时当前传感器状态工作状态为ON情况下升起机 械手2000步，再左转机械手，直到传感器工作状态ON或超出2000步， 找到机械手旋转轴上的传感器光窗的左边位置；左转机械手超出2000步时 如传感器为OFF，则报错退出；13)旋转机械手到默认位置；14)右转机 械手，直到传感器工作状态为ON或超出2000步，找到机械手旋转轴上的 传感器光窗的右边位置，至此获得容置有传感器的卡匣的左右边缘位置坐 标为(左边边缘位置坐标+右边边缘位置坐标)/2;其中如传感器超出2000步时工作状态为OFF，则报错退出；15)机械手回原点；其中如果获得内外边缘坐标位置的卡匣位于第一或三位置，则该卡匣坐标 为((内边缘坐标+外边缘坐标)/2) -7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子增强化学气象沉积设备的控制方法，其特征在于：包括设备初始化控制、晶圆加工流程控制、设备异常报警控制，其中：设备初始化控制步骤为启动设备电源，打开报警监控，并发送传片腔（ＬＬ）和反应腔（ＲＣ）的初始化指令；晶圆加工流程控制步骤为导入工艺配方，使用批或层配方进行加工初始化、晶圆加工和加工结束控制；设备异常报警控制实现对设备异常和故障的监控，通过异常预处理机制和报警应答处理机制，对设备报警进行分步处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于海斌，王宏，林跃，徐皑冬，周建辉，康凯，刘明哲，胡河春，
申请(专利权)人：沈阳中科博微自动化技术有限公司，中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]