[发明专利]基于模拟退火算法的自适应压力控制的原子层沉积设备

说明书

技术领域

 本发明涉及半导体设备技术领域，特别涉及一种基于模拟退火算法的自适应压力控制的原子层沉积设备。

背景技术

原子层沉积设备中，压力控制一直是一个颇为复杂的问题。在沉积的各个环节都涉及到压力的控制问题，沉积开始前，需要对沉积腔室进行充气，整个设备沉积在工作中，气压常需要保持在                                               Torr到Torr的范围内，但是在沉积的化学试剂反应阶段，沉积腔室的气压会发生变化，根据反应物的不同，气压可能变大也可能变小，且气压的变化量也不是固定不变的，气压变化过大或过小都可能导致腔室的工作气压处于和之外，这样就可能会导致基片吸附前驱体（或与前驱体反应）的速率发生变化，在较短时间内，吸附不能达到饱和或表面反应不完全等现象的发生。气压过低或过高都可能使化学试剂的反应不充分，进而导致试剂浪费和利用率降低，也会为清理过程带来不利，延长清理过程，沉积周期反应时间变长，产品质量也得不到保证。

因此，无论气压过高还是过低，所有可能的不利因素都会破坏原子层沉积的自限制性，整个沉积过程都不再是我们所期望的，只能看成是一种类似原子层沉积过程，其沉积速率随气压的升高可能增加也可能减小。这将导致沉积速率的不可控，最终影响薄膜的均匀性、纯度及厚度控制等性能。综合上述分析，在原子层沉积设备工作过程中，腔室气压应该处于一定的范围内（即工作气压属于）。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能使原子层沉积设备的腔室气压保持在设定的气压范围内，且能够快速的达到预设的气压值的基于模拟退火算法的自适应压力控制的原子层沉积设备。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于模拟退火算法的自适应压力控制的原子层沉积设备，其包括沉积腔室、等离子气体产生系统、射频电源匹配器及射频电源包括气压采集电路、模拟退火控制电路、抽气装置以及充气装置；所述气压采集电路采集所述沉积腔室的气压；所述模拟退火控制电路接收所述气压采集电路采集的气压，控制所述充气装置对所述沉积腔室充气，控制所述抽气装置对所述沉积腔室抽气。

进一步地，所述抽气装置包括电压电流放大模块、继电器、泵组控制器、机械泵、分子泵及手动调节阀；

所述电压电流放大模块的输出端依次通过所述继电器、泵组控制器、机械泵、分子泵及手动调节阀与所述沉积腔室的输入端连接；

所述电压电流放大模块的输入端与所述模拟退火控制电路的输出端连接。

进一步地，所述充气装置包括两个质量流量控制器、电磁阀及手动调节阀；

其中一所述质量流量控制器的输入端与所述模拟退火控制电路的输出端连接，输出端依次通过所述电磁阀及手动调节阀与所述沉积腔室的输入端连接，输出端还与所述气压采集电路连接；

另一所述质量流量控制器的输入端与所述模拟退火控制电路的输出端连接，输出端通过所述电磁阀与所述等离子气体产生系统连接。

进一步地，所述模拟退火控制电路包括计算机和数据处理模块； 

所述计算机通过所述数据处理模块接收所述气压采集电路采集的气压，判断所述沉积腔室的气压是否处于预设范围，当所述气压低于预设范围时，则控制所述质量流量控制器、电磁阀及手动调节阀对所述沉积腔室充气；

当所述气压高于预设范围时，则通过所述数据处理模块发送开启命令，控制所述电压电流放大模块输出高电压，控制继电器接通，进而开启所述泵组控制器的电源，启动机械泵、分子泵及打开手动调节阀对所述沉积腔室抽气。

进一步地，所述充气装置还包括惰性气体源瓶，所述惰性气体源瓶的输入端通过一电磁阀与所述一质量流量控制器的输出端连接，所述惰性气体源瓶的输出端与手动电磁阀连接。

进一步地，所述原子层沉积设备还包括温度控制器，所述温度控制器连接在所述沉积腔室与所述数据处理模块之间。

本发明提供的基于模拟退火算法的自适应压力控制的原子层沉积设备，采用基于模拟退火算法的自适应控制算法控制原子层沉积设备的腔室气压，使之保持在设定的气压范围内，且能够快速的达到预设的气压值，不但能够使原子层沉积设备迅速进入稳定的工作状态，而且能够减少化学试剂的浪费，提高实际利用率，降低残留试剂对气体试剂的污染，降低沉积反应周期时间，能够得到均匀性、纯度及厚度控制等性能良好的薄膜。

附图说明

图1为本发明实施例提供的气压控制电路的原理示意图。

图2为本发明实施例提供的基于模拟退火的PID控制模型图。