半导体刻蚀设备离子源控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种半导体刻蚀设备离子源控制系统，包括：第一探测元件，用以收集半导体刻蚀设备的离子源束流密度，第一探测元件放置在离子源束流的有效区域的边缘；第二探测元件，用以收集半导体刻蚀设备的离子源射出的能量数据；PLC，PLC分别与第一探测元件、第二探测元件连接；上位机组态软件，包括上位机组态软件，上位机组态软件与PLC通讯连接，PLC将上位机组态软件中设定的参数通过对应的通讯写入对应的电源和控制器中，同时将其对应的实时输出数据读取并上传至上位机组态软件。本发明专利技术采用组态软件和PLC的控制组合，通过组态软件丰富的通讯协议及强大的通讯能力来收集探测设备探测到的离子束密度、能量数据，实时调节离子源束流密度及轰击能量。子源束流密度及轰击能量。子源束流密度及轰击能量。

【技术实现步骤摘要】
半导体刻蚀设备离子源控制系统


[0001]本专利技术涉及一种半导体刻蚀设备离子源控制系统。

技术介绍

[0002]目前市场上的刻蚀用离子源的离子束流密度及离子能量大多是需要靠工艺工程师的经验或者需要多次的实验摸索才能够得到相应的数据。离子束流密度受气体浓度及射频线圈功率大小的影响，气体浓度和射频线圈射频功率两者中任意一个的变化都有可能会影响离子束流的密度；离子能量受多级栅网的电压影响，任意一级栅网的电压变化都会导致栅网间的电场发生变化，从而影响离子发射出来的能量。离子束流密度过大或者过小，离子能量过低或者过高均会影响刻蚀的工艺。同时不同离子源由于射频线圈规格、线圈与栅网的距离、栅网与载盘的距离都会有所差异，这对于工艺工程师调整离子束流密度和离子能量是个很大的考验。

技术实现思路

[0003]为克服上述缺点，本专利技术的目的在于提供一种能够调节半导体刻蚀设备的离子源束流密度及轰击能量的半导体刻蚀设备离子源控制系统。
[0004]为了达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种半导体刻蚀设备离子源控制系统，包括：
[0005]第一探测元件，用以收集半导体刻蚀设备的离子源束流密度，所述第一探测元件放置在所述离子源束流的有效区域的边缘；
[0006]第二探测元件，用以收集半导体刻蚀设备的离子源射出的能量数据；
[0007]PLC，所述PLC分别与第一探测元件、第二探测元件连接；
[0008]上位机组态软件，包括上位机(一般为工控机)及其中安装的组态软件，所述组态软件与PLC通讯连接，所述PLC将组态软件中设定的参数通过对应的通讯写入对应的电源和控制器中，同时将其对应的实时输出数据读取并上传至组态软件。
[0009]优选地，所述第一探测元件为朗缪尔探针；所述第二探测元件为法拉第杯检测器或离子能量分析仪。
[0010]优选地，所述第一探测元件、第二探测元件采用可拆卸的安装在半导体刻蚀设备的腔体中。第一探测元件、第二探测元件采用可拆卸的方式，在单一工艺要求的情况下可将探测元件拆卸，可将刻蚀的有效区域完全使用起来。
[0011]优选地，所述第一探测元件、第二探测元件以及PLC组成一套探测系统，两台以上的所述收集半导体刻蚀设备共用一套探测系统。一套探测系统可以在不同时间用在其他同种设备上，降低成本。
[0012]优选地，还包括：
[0013]射频电源,所述射频电源与PLC连接，用于为射频线圈提供射频功率，从而将射频线圈内部的等离子气体(如氩气等)电离产生等离子体；
[0014]两台正电压输出直流电源、负电压输出直流电源，所述两台正电压输出直流电源与一台负电压输出直流电源为三片栅网提供相应的正电压与负电压，第一级栅网加正电压，第二级栅网加负电压，第三级栅网加正电压，从而形成了两个电场，一个减速电场，一个加速电场，减速电场对离子进行筛选，加速电场对离子进行加速，获得所需要的离子能量；
[0015]交流电源，用于给位于栅网下方的中和器供电；中和器位于栅网下方，用来发射电子，将等离子体中的正电荷中和，防止正电荷积聚损伤硅片；
[0016]气体质量流量控制器(MFC)，所述气体质量流量控制器与PLC连接。
[0017]优选地，所述上位机组态软件用于进行人机交互，通过改变等离子气体流量、射频电源输出功率的参数控制等离子体的密度；通过改变三级栅网上的电压、电流参数改变离子轰击的能量；所述上位机组态软件上同时显示各类设定参数、输出数据参数及第一探测元件、第二探测元件探测到的数据。
[0018]优选地，所述上位机组态软件上的离子源的相关参数调整包括手动调整和自动调整。
[0019]优选地，在自动调整模式下，当输入设定等离子体的密度及设定离子的能量，所述PLC根据初始设定的等离子气体流量、射频电源输出功率、栅网电压及电流参数进行启动，启动后读取第一探测元件、第二探测元件检测到的当前等离子体密度和离子能量数据，与设定值进行比较，所述PLC按照优先级顺序进行相应参数的调整，直至当前等离子体密度及当前离子能量与设定值相吻合。
[0020]优选地，在手动模式下，适用于无等离子探测器或在明确工艺参数，手动设定等离子气体流量、射频功率、栅网电压和电流等参数，且不会自动变更，实时显示第一探测元件、第二探测元件输出的数据。若未安装相应的探测元件，则等离子密度与离子能量将不会显示出来。
[0021]优选地，所述上位机组态软件上具有离子源控制初始化界面，用于当半导体刻蚀设备处于初始开机时，由于没有相应的参考数据，可以将同类设备的参数输入离子源控制初始化界面，以降低初次系统使用时参数吻合的时间；并用于将半导体刻蚀设备初次使用后获取的相关参数设定为初始参数，后期设备使用时将会直接按照初始参数进行启动，提高控制系统的控制效率。
[0022]本专利技术的有益效果是，采用组态软件和PLC的控制组合，通过组态软件丰富的通讯协议及强大的通讯能力来收集探测设备探测到的离子束密度、能量数据，并且将探测元件放置在离子束流的有效区域的边缘，在保证测量有效的同时尽量降低对刻蚀区域的占用，继而实时调节半导体刻蚀设备的离子源束流密度及轰击能量，即使不同离子源的射频线圈规格、线圈与栅网的距离、栅网与载盘的距离都会有所差异，也能适用。
附图说明
[0023]图1为本实施例的控制部分示意图；
[0024]图2为本实施例离子源控制自动界面；
[0025]图3为本实施例离子源控制手动界面；
[0026]图4为本实施例离子源控制初始设定界面；
[0027]图5为本实施例中的有效刻蚀区域示意图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0029]参阅附图1所示，本实施例公开了一种半导体刻蚀设备离子源控制系统，包括：
[0030]PLC；
[0031]上位机组态软件，包括上位机(一般为工控机)及其中安装的组态软件，所述组态软件与PLC通讯连接，所述PLC将组态软件中设定的参数通过对应的通讯写入对应的电源和控制器中，同时将其对应的实时输出数据读取并上传至组态软件；
[0032]射频电源,射频电源与PLC连接，用于为射频线圈提供射频功率，从而将射频线圈内部的等离子气体(如氩气等)电离产生等离子体；
[0033]两台正电压输出直流电源、负电压输出直流电源，两台正电压输出直流电源与一台负电压输出直流电源为三片栅网提供相应的正电压与负电压，第一级栅网加正电压，第二级栅网加负电压，第三级栅网加正电压，从而形成了两个电场，一个减速电场，一个加速电场，减速电场对离子进行筛选，加速电场对离子进行加速，获得所需要的离子能量；
[0034]交流电源，用于给位于栅网下方的中和器供电；中和器为离子源中的一个组件，位于栅网下方，用来发射电子，将等离子体中的正电荷中和，防止正电荷积聚损本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体刻蚀设备离子源控制系统，其特征在于：包括：第一探测元件，用以收集半导体刻蚀设备的离子源束流密度，所述第一探测元件放置在所述离子源束流的有效区域的边缘；第二探测元件，用以收集半导体刻蚀设备的离子源射出的能量数据；PLC，所述PLC分别与第一探测元件、第二探测元件连接；上位机组态软件，包括上位机及其中安装的组态软件，所述组态软件与PLC通讯连接，所述PLC将组态软件中设定的参数通过对应的通讯写入对应的电源和控制器中，同时将其对应的实时输出数据读取并上传至组态软件。2.根据权利要求1所述的半导体刻蚀设备离子源控制系统，其特征在于：所述第一探测元件为朗缪尔探针；所述第二探测元件为法拉第杯检测器或离子能量分析仪。3.根据权利要求1所述的半导体刻蚀设备离子源控制系统，其特征在于：所述第一探测元件、第二探测元件采用可拆卸的安装在半导体刻蚀设备的腔体中。4.根据权利要求3所述的半导体刻蚀设备离子源控制系统，其特征在于：所述第一探测元件、第二探测元件以及PLC组成一套探测系统，两台以上的所述收集半导体刻蚀设备共用一套探测系统。5.根据权利要求1所述的半导体刻蚀设备离子源控制系统，其特征在于：还包括：射频电源,所述射频电源与PLC连接，用于为射频线圈提供射频功率，从而将射频线圈内部的等离子气体电离产生等离子体；两台正电压输出直流电源、负电压输出直流电源，所述两台正电压输出直流电源与一台负电压输出直流电源为三片栅网提供相应的正电压与负电压，第一级栅网加正电压，第二级栅网加负电压，第三级栅网加正电压，从而形成了两个电场，一个减速电场，一个加速电场，减速电场对离子进行筛选，加速电场对离子进行加速，获得所需要的离子能量；交流电源，用于给位于栅网下方的中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪国，汤晨宇，唐继远，周同亮，孙爽，
申请(专利权)人：江苏鹏举半导体设备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：