專利名稱：一種安全性高的原子層沉積設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體工藝設(shè)備，尤其是涉及一種基于工控機(jī)和觸摸屏的安全性高的原子層沉積設(shè)備。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的原子層沉積設(shè)備包括真空部件、加熱部件、氣路部件、等離子體產(chǎn)生部件和控制部件，控制部件與其它各部件之間相互連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)指令的發(fā)送接收。然而，原子層沉積設(shè)備的控制部件多采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)需要和各個(gè)部件直接聯(lián)系，按照各部件的輸入輸出接口提供適配器，然后根據(jù)一定的通信協(xié)議完成數(shù)據(jù)指令的交互，如圖1所示。但是，現(xiàn)有原子層沉積設(shè)備的控制結(jié)構(gòu)采用多個(gè)數(shù)據(jù)傳輸接口和器件，計(jì)算機(jī)需要協(xié)調(diào)和調(diào)度多個(gè)器件，為了連接這些器件需要采用特殊的端口，而一般計(jì)算機(jī)上提供的連接端口往往不夠，因而需要外接電路用于計(jì)算機(jī)和真空部件、加熱部件、氣路部件、等離子體產(chǎn)生部件之間的數(shù)據(jù)交流，這就導(dǎo)致控制器件的體積變得龐大，不利于生產(chǎn)和封裝。另夕卜，工作人員需要通過計(jì)算機(jī)對(duì)原子層沉積設(shè)備進(jìn)行操作，因而計(jì)算機(jī)不能封裝起來，必須暴露在原子層沉積設(shè)備的外部，且不容易固定。在原子層沉積設(shè)備運(yùn)行過程中，有可能由于一些不當(dāng)行為(如碰撞等)，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)意外關(guān)機(jī)，從而使原子層沉積設(shè)備運(yùn)行失敗，且會(huì)對(duì)設(shè)備造成傷害。為了盡可能避免這種意外損壞，需要對(duì)控制器件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種安全性高的原子層沉積設(shè)備，所述設(shè)備結(jié)構(gòu)簡潔清晰，便于組裝、生產(chǎn)和維護(hù)，能夠有效防止意外事故對(duì)設(shè)備的損壞。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為 一種安全性高的原子層沉積設(shè)備，包括真空部件、加熱部件、氣路部件、等離子體產(chǎn)生部件和控制部件；所述控制部件包括觸摸屏、工控機(jī)和數(shù)據(jù)處理模塊；所述觸摸屏與所述工控機(jī)連接，所述工控機(jī)與所述數(shù)據(jù)處理模塊連接，所述數(shù)據(jù)處理模塊分別與所述真空部件、加熱部件、氣路部件、等離子體產(chǎn)生部件連接；
其中，所述觸摸屏，用于顯示系統(tǒng)操作界面、接收外部命令、顯示設(shè)備各部件運(yùn)行中的參數(shù)；所述工控機(jī)，用于向數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送運(yùn)行指令和數(shù)據(jù)和對(duì)設(shè)備其它部件進(jìn)行控制，并從數(shù)據(jù)處理模塊接收指令數(shù)據(jù)，對(duì)接收到的指令數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；所述數(shù)據(jù)處理模塊，用于對(duì)所述真空部件、加熱部件、氣路部件、等離子體產(chǎn)生部件發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。上述方案中，所述加熱部件中的溫控器通過RS232串口與所述數(shù)據(jù)處理模塊連接。上述方案中，所述真空部件中的壓力傳感器和真空計(jì)分別通過RS232和RS485串口與所述數(shù)據(jù)處理模塊連接。上述方案中，所述數(shù)據(jù)處理模塊和所述真空部件中的電壓電流放大模塊連接，所述電壓電流放大模塊和繼電器連接，所述繼電器下端為泵組電源。
上述方案中，所述數(shù)據(jù)處理模塊與所述等離子體產(chǎn)生部件中的射頻電源連接。上述方案中，所述數(shù)據(jù)處理模塊與所述氣路部件中的質(zhì)量流量控制器以及各個(gè)電磁閥相連。與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，本發(fā)明采用的技術(shù)方案產(chǎn)生的有益效果如下
本發(fā)明通過采用觸摸屏、工控機(jī)和數(shù)據(jù)處理模塊取代計(jì)算機(jī)作為控制器件，使得整個(gè)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡潔清晰，便于組裝、生產(chǎn)和維護(hù)，安全性高，能夠有效防止意外事故對(duì)設(shè)備的損壞。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中原子層沉積設(shè)備的原理框 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的原子層沉積設(shè)備的原理框 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的原子層沉積設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種安全性高的原子層沉積設(shè)備，包括真空部件、加熱部件、氣路部件、等離子體產(chǎn)生部件和控制部件；控制部件包括觸摸屏32、工控機(jī)25和數(shù)據(jù)處理模塊26，觸摸屏32與工控機(jī)25連接，工控機(jī)25與數(shù)據(jù)處理模塊26連接，數(shù)據(jù)處理模塊26分別與真空部件、加熱部件、氣路部件、等離子體產(chǎn)生部件連接。其中，觸摸屏32，用于顯示系統(tǒng)操作界面、接收外部命令、顯示設(shè)備各部件運(yùn)行中的參數(shù)；工控機(jī)25，用于向數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送運(yùn)行指令和數(shù)據(jù)和對(duì)設(shè)備其它部件進(jìn)行控制，并從數(shù)據(jù)處理模塊接收指令數(shù)據(jù)，對(duì)接收到的指令數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；數(shù)據(jù)處理模塊26，用于對(duì)真空部件、加熱部件、氣路部件、等離子體產(chǎn)生部件發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；
本發(fā)明采用觸摸屏和工控機(jī)取代計(jì)算機(jī)作為控制器件，并加入數(shù)據(jù)處理模塊用于實(shí)時(shí)快速處理數(shù)據(jù)，緩解工控機(jī)的運(yùn)算壓力，提高設(shè)備運(yùn)行速度。觸摸屏作為原子層沉積設(shè)備中一般使用人員和原子層沉積設(shè)備聯(lián)系的唯一通道，原子層沉積設(shè)備和外界得到良好隔離，設(shè)備自身的安全性也得到了極大保護(hù)，且有相應(yīng)的操作步驟提示、設(shè)備運(yùn)行過程顯示、設(shè)備器件的重要參數(shù)指示等，都使得操作該設(shè)備簡單清晰。通過使用提供的數(shù)字鍵盤，使用人員對(duì)設(shè)備器件的參數(shù)進(jìn)行初始設(shè)定，實(shí)現(xiàn)和該設(shè)備的交互操作。工控機(jī)作為原子層沉積設(shè)備中的控制器件，整個(gè)原子層沉積設(shè)備的控制中樞，對(duì)原子層沉積設(shè)備的真空器件、加熱器件、氣路器件、等離子體產(chǎn)生器件進(jìn)行控制操作，控制設(shè)備各個(gè)部件之間的信息交流以及對(duì)這些信息進(jìn)行分析處理，是整個(gè)設(shè)備的調(diào)度中心，負(fù)責(zé)設(shè)備中指令分析和發(fā)送、接收和處理其它部件的請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)控制功能，保證設(shè)備良好運(yùn)行。數(shù)據(jù)處理模塊作為原子層沉積設(shè)備中的數(shù)據(jù)處理中心，負(fù)責(zé)對(duì)原子層設(shè)備的真空部件、加熱部件、氣路部件、等離子體產(chǎn)生部件發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)處理模塊中固化了具體的數(shù)據(jù)處理程序，通過分析各個(gè)部件的請(qǐng)求，啟用相應(yīng)的處理程序，實(shí)時(shí)快速的返回處理結(jié)果。數(shù)據(jù)處理模塊除了進(jìn)行數(shù)據(jù)處理外，還可作為原子層設(shè)備的真空部件、加熱部件、氣路部件、等離子體產(chǎn)生部件和計(jì)算機(jī)之間交流的通道，數(shù)據(jù)處理模塊可以將這四個(gè)部件中不涉及數(shù)據(jù)處理的請(qǐng)求直接傳送給工控機(jī)，工控機(jī)將響應(yīng)結(jié)果通過數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送給其它部件。數(shù)據(jù)處理模塊分擔(dān)了工控機(jī)的運(yùn)算壓力，讓原子層沉積設(shè)備穩(wěn)定快速的工作，滿足薄膜(或薄層)的沉積生長所要求的處理速度。如圖3所示，本發(fā)明中的觸摸屏32用于顯示系統(tǒng)操作界面、接收外部命令、顯示設(shè)備各部件運(yùn)行中的參數(shù)，工控機(jī)25向數(shù)據(jù)處理模塊26發(fā)送運(yùn)行指令和數(shù)據(jù)和對(duì)原子層沉積設(shè)備其它部件進(jìn)行控制，并從數(shù)據(jù)處理模塊26接收指令數(shù)據(jù)，對(duì)接收到的指令數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，協(xié)調(diào)和控制整個(gè)原子層沉積設(shè)備運(yùn)行在正常工作狀態(tài)。加熱部件中的溫控器24通過RS232串口與數(shù)據(jù)處理模塊26連接，真空部件中的壓力傳感器和真空計(jì)27分別通過RS232和RS485串口與數(shù)據(jù)處理模塊26連接，數(shù)據(jù)處理模塊26作為射頻電源16、質(zhì)量流量控制器1、質(zhì)量流量控制器23、電壓電流放大模塊29和數(shù)據(jù)處理模塊26的數(shù)據(jù)信息交流處理通道，使得整個(gè)控制部件結(jié)構(gòu)清晰，便于生產(chǎn)和封裝。數(shù)據(jù)處理模塊26和電壓電流放大模塊29連接，電壓電流放大模塊29和繼電器28連接，繼電器28下端為泵組電源22。數(shù)據(jù)處理模塊26和氣路部件中的電磁閥2至電磁閥9相連。工控機(jī)25可以完全封裝在原子層沉積設(shè)備中，觸摸屏32則可以嵌入設(shè)備中，這樣設(shè)備就可以做到完整封裝，有效預(yù)防意外事故對(duì)設(shè)備造成的損害。 使用本發(fā)明時(shí)，先啟動(dòng)工控機(jī)25，進(jìn)入原子層沉積設(shè)備控制系統(tǒng)界面，該界面包括原子層沉積設(shè)備使用說明文件、系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)示意圖、動(dòng)畫顯示原子層沉積設(shè)備的運(yùn)行過程、原子層沉積設(shè)備主程序，通過觸摸屏32對(duì)設(shè)備的控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和實(shí)時(shí)顯示。參數(shù)設(shè)置完畢后，工控機(jī)25將控制設(shè)備完成如下操作
(I)工控機(jī)25通過數(shù)據(jù)處理模塊26發(fā)送開啟命令，電源電流放大模塊29輸出高電壓，控制繼電器28的接通，進(jìn)而開啟控制泵組電源22，啟動(dòng)機(jī)械泵21和分子泵20。數(shù)據(jù)處理模塊26和氣路部件中的電磁閥2至電磁閥9相連，對(duì)電磁閥2至電磁閥5的控制是為了調(diào)節(jié)氣路通斷，對(duì)電磁閥6至電磁閥9的控制分別是為了調(diào)節(jié)氣路部件中的源瓶10至源瓶13的通斷。數(shù)據(jù)處理模塊26將工控機(jī)25的指令、數(shù)據(jù)傳送到質(zhì)量流量控制器和電磁閥中，打開手動(dòng)閥門14和手動(dòng)閥門15，對(duì)沉積室19和管路進(jìn)行抽氣，抽本底真空(約到5X10_4torr);數(shù)據(jù)處理模塊26對(duì)溫控器24、熱電偶提供的溫度信息進(jìn)行分析處理，將結(jié)果返回給工控機(jī)25，工控機(jī)25監(jiān)控加熱盤、源瓶、管路、腔壁的溫度，決定各個(gè)待加熱部件繼續(xù)加熱或停止加熱，使它們工作在設(shè)置的溫度狀態(tài)，完成對(duì)氣路部件、加熱部件的控制。(2)通過觸摸屏32設(shè)置流量計(jì)大小，工控機(jī)25保存該值，打開質(zhì)量流量控制器1、質(zhì)量流量控制器23、電磁閥2、電磁閥3，氣體30、氣體31將進(jìn)入氣路，對(duì)氣路部件進(jìn)行充氣，工控機(jī)25對(duì)系統(tǒng)壓強(qiáng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到所需工作壓強(qiáng)時(shí)，關(guān)閉上述質(zhì)量流量控制器和電磁閥，停止充氣。(3)設(shè)置沉積工作所需要的參數(shù)，工控機(jī)25將參數(shù)加入控制命令中，發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊26，數(shù)據(jù)處理模塊26作為信息通道，將工控機(jī)25的指令發(fā)送到射頻電源16的接收部件中，控制射頻電源16的開啟以及對(duì)輸出功率的設(shè)定，同時(shí)，射頻電源匹配器17保證射頻電源16為等離子體產(chǎn)生系統(tǒng)18提供穩(wěn)定的功率。射頻電源16的輸出功率作為數(shù)據(jù)處理模塊26的接收量反饋給工控機(jī)25，工控機(jī)25對(duì)該功率進(jìn)行分析，以使等離子體產(chǎn)生部件中的等離子體產(chǎn)生系統(tǒng)18工作在穩(wěn)定的狀態(tài)，從而完成對(duì)等離子體產(chǎn)生部件的控制并進(jìn)行沉積。(4)沉積結(jié)束后，工控機(jī)25控制整個(gè)設(shè)備空運(yùn)行η個(gè)周期，對(duì)原子層沉積設(shè)備進(jìn)行吹掃凈化，發(fā)送指令，打開電磁閥5至電磁閥9，開啟源瓶10至源瓶13，對(duì)沉積室19進(jìn)行凈化。(5)吹掃結(jié)束后，關(guān)閉程序，完成原子層沉積的全部工作。本發(fā)明通過采用觸摸屏、工控機(jī)和數(shù)據(jù)處理模塊取代計(jì)算機(jī)作為控制器件，使得整個(gè)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡潔清晰，便于組裝、生產(chǎn)和維護(hù)。本發(fā)明在進(jìn)行原子層沉積時(shí)，可確保原子層沉積設(shè)備穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，能夠有效預(yù)防設(shè)備在不當(dāng)操作下會(huì)造成的性能損傷，運(yùn)算速度也能夠滿足沉積實(shí)驗(yàn)的需求。 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種安全性高的原子層沉積設(shè)備，包括真空部件、加熱部件、氣路部件、等離子體產(chǎn)生部件和控制部件，其特征在于所述控制部件包括觸摸屏、工控機(jī)和數(shù)據(jù)處理模塊；所述觸摸屏與所述工控機(jī)連接，所述工控機(jī)與所述數(shù)據(jù)處理模塊連接，所述數(shù)據(jù)處理模塊分別與所述真空部件、加熱部件、氣路部件、等離子體產(chǎn)生部件連接； 其中，所述觸摸屏，用于顯示系統(tǒng)操作界面、接收外部命令、顯示設(shè)備各部件運(yùn)行中的參數(shù)； 所述工控機(jī)，用于向數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送運(yùn)行指令和數(shù)據(jù)和對(duì)設(shè)備其它部件進(jìn)行控制，并從數(shù)據(jù)處理模塊接收指令數(shù)據(jù)，對(duì)接收到的指令數(shù)據(jù)進(jìn)行分析； 所述數(shù)據(jù)處理模塊，用于對(duì)所述真空部件、加熱部件、氣路部件、等離子體產(chǎn)生部件發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
2.如權(quán)利要求1所述的安全性高的原子層沉積設(shè)備，其特征在于所述加熱部件中的溫控器通過RS232串口與所述數(shù)據(jù)處理模塊連接。
3.如權(quán)利要求1所述的安全性高的原子層沉積設(shè)備，其特征在于所述真空部件中的壓力傳感器和真空計(jì)分別通過RS232和RS485串口與所述數(shù)據(jù)處理模塊連接。
4.如權(quán)利要求1所述的安全性高的原子層沉積設(shè)備，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理模塊和所述真空部件中的電壓電流放大模塊連接，所述電壓電流放大模塊和繼電器連接，所述繼電器下端為泵組電源。
5.如權(quán)利要求1所述的安全性高的原子層沉積設(shè)備，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理模塊與所述等離子體產(chǎn)生部件中的射頻電源連接。
6.如權(quán)利要求1所述的安全性高的原子層沉積設(shè)備，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理模塊與所述氣路部件中的質(zhì)量流量控制器以及各個(gè)電磁閥相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體工藝設(shè)備，尤其是涉及一種安全性高的原子層沉積設(shè)備。所述原子層沉積設(shè)備，包括真空部件、加熱部件、氣路部件、等離子體產(chǎn)生部件和控制部件；控制部件包括觸摸屏、工控機(jī)和數(shù)據(jù)處理模塊；觸摸屏與所述工控機(jī)連接，工控機(jī)與數(shù)據(jù)處理模塊連接，數(shù)據(jù)處理模塊分別與真空部件、加熱部件、氣路部件、等離子體產(chǎn)生部件連接。本發(fā)明通過采用觸摸屏、工控機(jī)和數(shù)據(jù)處理模塊取代計(jì)算機(jī)作為控制器件，使得整個(gè)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡潔清晰，便于組裝、生產(chǎn)和維護(hù)，能夠有效防止意外事故對(duì)設(shè)備的損壞。
文檔編號(hào)C23C16/44GK103031532SQ20111030005
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者王燕, 李勇滔, 夏洋, 趙章琰, 石莎莉 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院微電子研究所