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1、10申请公布号CN102003882A43申请公布日20110406CN102003882ACN102003882A21申请号200910090667422申请日20090903F27D11/00200601F27D19/00200601G05D23/19200601H01L21/0020060171申请人北京中科信电子装备有限公司地址101111北京市中关村科技园通州园光机电一体化产业基地兴光二街6号北京中科信电子装备有限公司72发明人金泽军伍三忠龙会跃姚琛易文杰54发明名称快速闪光退火炉中的温度控制程控方法57摘要本发明公开了一种新型的快速闪光退火炉的温度控制程控方法，快速闪光退火炉是半导。
2、体行业的工艺设备，该发明属于半导体器件制造领域。硅晶片的加热升温方法采用卤素钨灯辐射加热升温法，共应用了28根15KW和2KW两种规格的卤素灯管，分别设置在炉腔的顶部和底部，各有14根灯管，顶部和底部的灯管成垂直交叉状安放，将28根灯管分成10个加热功率控制区，顶部和底部各分布5个加热功率控制区，为了保证硅晶片在加热退火处理过程中温度均匀，每个加热功率区安放不一样的灯管功率和灯管根数，顶部和底部的加热功率控制区的灯管数按对称分布，按照自适应算法模型对每个区的灯管加热实行精确调整和控制，以达到使炉腔中的硅晶片快速升温和温度均匀的目的。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请。
3、权利要求书1页说明书3页附图2页CN102003894A1/1页21应用了28根15KW和2KW两种规格的卤素灯管，分别设置在炉腔的顶部和底部，各有14根灯管，顶部和底部的灯管成垂直交叉状安放，将28根灯管分成10个加热功率控制区，顶部和底部各分布5个加热功率控制区，10个加热功率控制区设计不同的灯管数和灯管功率，以达到使炉腔中的硅晶片快速升温和温度均匀的目的。2计算机通过向16位计数器D8254发送计数值来控制可控硅的导通角，根据自适应算法，10个加热功率控制区可以对应不同的计数值，即对应不同的加热功率，这样就可以对加热源功率进行分区控制，满足硅晶片升温和温度均匀性的要求。权利要求书CN10。
4、2003882ACN102003894A1/3页3快速闪光退火炉中的温度控制程控方法技术领域0001本发明通过硬件设计实现对温度的控制，通过自适应算法模型对卤素灯管进行功率控制，来提高硅晶片的温度均匀性和快速闪光退火炉的工作效率，满足集成电路制造技术对半导体工艺设备的飞速发展，快速闪光退火炉是半导体行业的工艺设备，该发明属于半导体器件制造领域。背景技术0002随着半导体技术从130NM到90NM以下工艺的微缩，每个芯片上集成的逻辑器件也越来越多，作为离子掺杂的离子注入机的工艺步骤也越来越多，掺完杂后需要用快速退火系统快速退火，要求退火效率4570片/小时，这样就必须提高退火的升温和退温的时间，。
5、新型的快速闪光退火炉最大升温速度达250/秒，最大退温速度达60/秒，高温保持期温度控制精度达15，热处理后的电阻均匀性达15，基于这些要求，传统的PID温度调节控制方法已无法实现最新型的快速热处理功能。0003本发明针对上述技术背景，采用改变卤素灯管的功率和排列方式，结合温度控制硬件电路的设计，设计温度控制自适应算法模型对多个稳区进行温度调整控制，达到快速退火的要求。发明内容0004本发明通过以下技术方案实现0005硅晶片的加热升温采用卤素钨灯辐射加热升温法，共应用了28根15KW和2KW两种规格的卤素灯管，分别设置在炉腔的顶部和底部，各有14根灯管，顶部和底部的灯管成垂直交叉状安放。将28。
6、根灯管分成10个加热功率控制区，顶部和底部各分布5个加热功率控制区，为了保证加热腔体中硅晶片在加热处理过程中温度均匀，每个加热功率区安放不一样的灯管功率和灯管根数，顶部和底部的加热功率控制区的灯管数按对称分布，按照自适应算法模型对每个区的灯管加热实行精确调整和控制，以达到使炉腔中的硅晶片快速升温和温度均匀的目的。0006三相交流电送给加热灯电源，连到双相可控硅的输入端，同时该三相交流电也送给一块“过零信号检测板”，“过零信号检测板”会将交流电“过零时刻”作为参考点输出一个方波信号，该信号作为“定时/计数板”上的计数器开始计数的起始点，计数器根据计算机送来的计数值来计数，计数计满后，计数器输出一。
7、触发脉冲送给炉温控制板，该触发脉冲经炉温控制板隔离和功率放大后，去控制双相可控硅的导通，即为控制加热灯区的供电。0007计数器采用1MHZ频率计数，每个计数脉冲为1微秒，计数值最大设计为10000个，对应时间为100001微秒10毫秒，正是50HZ交流电的半个周期。因此计算机送给计数器的计数值理论上在010000之间变化，计算机根据红外快速测温高温计的测量值，补偿值和修正值来输入自适应算法，算出每个灯区需要的计数值，计算机根据算出的计数值来控制可控硅的导通角，即控制卤素钨灯的加热功率，当环境，工艺气体等因数变化时，计算说明书CN102003882ACN102003894A2/3页4机会快速的算。
8、出最新的计数值输出给计数器，达到改变灯管加热功率的目的。这样就可以实现对每个灯区加热功率的程控调节。0008本发明具有如下显著优点00091在硬件的支持下，可使温度控制实现全自动计算机程序控制，而且调节响应快速，满足自适应算法的要求；00102加热源功率可分区控制，为温度均匀性控制提供了硬件基础；00113采用16位计数器对可控硅导通角进行调节，调节精度高，本专利为1/10000的控制精度，通过参数调节最高可达1/60000的控制精度；00124控制调节计数器采用D8254计数模块，每块D8254计数模块有三个计数通道，四块D8254就可以控制10个加热灯区，因而控制电路简单，集成度高。附图说。
9、明0013图1为本发明的卤素灯管布局图0014图2为本发明的硬件控制波形图具体实施方式0015下面结合附图对本发明作进一步介绍。0016参见图1，快速闪光退火炉的灯管布局说明如下1为控制区1；2为控制区2；3为控制区3；4为控制区4；5为控制区5；6为控制区6；7为控制区7；8为控制区8；9为控制区9；10为控制区10；11为顶部灯管组；12为硅晶片；13为底部灯管组。0017硅晶片的加热升温采用卤素钨灯辐射加热升温法，共应用了28根15KW和2KW两种规格的卤素灯管，分别设置在炉腔的顶部和底部，各有14根灯管，顶部和底部的灯管成垂直交叉状安放。将28根灯管分成10个加热功率控制区，顶部和底部。
10、各分布5个加热功率控制区，为了保证加热腔体中硅晶片在加热处理过程中温度均匀，每个加热功率区安放不一样的灯管功率和灯管根数，顶部和底部的加热功率控制区的灯管数按对称分布。顶部灯管为水平布局，靠近操作面为加热功率控制区1，依次向内为加热功率控制区2、加热功率控制区3、加热功率控制区4和加热功率控制区5；底部灯管为前后布局，从设备左边开始依次为加热功率控制区6、加热功率控制区7、加热功率控制区8、加热功率控制区9和加热功率控制区10。根据自适应算法和修正系数，以及最外测的散热比最里测的散热好等因素考虑，靠近外测的加热功率控制区如加热功率控制区1、加热功率控制区5、加热功率控制区6和加热功率控制区10。
11、设计为两根2KW的灯管并联；加热功率控制区2、加热功率控制区4、加热功率控制区7和加热功率控制区9设计为三根2KW的灯管并联；最里面的加热功率控制区3和加热功率控制区8设计4根15KW的灯管并联。10个加热功率控制区设计不同的灯管数和灯管功率，以达到使炉腔中的硅晶片快速升温和温度均匀的目的。0018参见图2，控制硬件波形图说明如下0019三相交流电送给加热灯电源，连到可控硅的输入端，同时该三相交流电也送给一块“过零信号检测板”卡，“过零信号检测板”会将交流电“过零时刻”转变为05V方波的跳变沿，从“过零信号检测板”输出的05V方波信号GAME，去触发“定时/计数板”上的计数器计数，计数器计数值。
12、满后，则输出一触发脉冲OUT。该触发脉冲送给炉温控制板，经炉说明书CN102003882ACN102003894A3/3页5温控制板隔离和功率放大后，去控制双相可控硅的导通，即为控制加热灯区的供电。0020从图2可知，可控硅的导通角与“定时/计数板”上计数器上的计数值相关，计数器采用1MHZ频率计数，每个计数脉冲为1微秒，计数值最大设计为10000个，对应时间为100001微秒10毫秒，正是50HZ交流电的半个周期。因此计算机送给计数器的计数值理论上在010000之间变化，在快速退火处理过程中，计算机先给“定时/计数板”上的各计数器设置预计的计数值，即给各加热功率控制区设置预计的加热功率，在加。
13、热过程中，用高温计实时检测硅晶片的温度，然后根据设定的温度曲线，对各个计数值进行调节，从而对各个加热功率控制区的功率进行调节，达到精确控制温度和温度均匀性的目的。计算机根据红外快速测温高温计的测量值，补偿值和修正值来输入自适应算法模型，算出每个灯区需要的计数值，计算机根据算出的计数值来控制可控硅的导通角，即控制卤素钨灯的加热功率，当环境、工艺气体等因数变化时，计算机会快速的算出最新的计数值输出给计数器D8254，达到改变灯管加热功率的目的。这样就可以实现对每个加热功率控制区加热功率的程控调节。0021在交流电的半个周期内，如果计数值较大时，当计数器计数值满后，则输出的触发脉冲OUT就会比较后，则灯管加热功率就较大，图2所示的波形3和波形4是加热功率较大的情况；同理，在交流电的半个周期内，如果计数值较小时，当计数器计数值满后，则输出的触发脉冲OUT也比较前，则灯管加热功率就较小，图2所示的波形5和波形6是加热功率较小的情况。0022本发明的特定实施例已对本发明的内容做了详尽说明。对本领域一般技术人员而言，在不背离本发明精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都构成对本发明专利的侵犯，将承担相应的法律责任。说明书CN102003882ACN102003894A1/2页6图1说明书附图CN102003882ACN102003894A2/2页7图2说明书附图CN102003882A。