自动化离子注入设备控制系统的研究与设计

周 波，佘鹏程，罗 超

（中国电子科技集团公司第四十八研究所，湖南 长沙410111）

离子注入机是半导体离子掺杂工艺线上的关键设备之一，随着市场对半导体器件要求的不断提高，对离子注入机的综合要求也越来越高。硅片传输控制系统作为整机控制系统一个重要组成部分，直接决定了整机的生产效率和可靠性[1]。传输控制系统是复杂的离散事件动态系统，硅片传输个体行为逻辑和协作行为逻辑都具有严格的时序性，有限状态机模型能够有效描述这一控制特征[2]。有限状态机从结构体系上有层级状态机、并发状态机等，离子注入设备具有复杂的控制系统，要完整实现控制流程建模，须采用自上而下的层级状态机思想[3]。通过引入层级状态机思想，建立硅片传输设备的个体行为分层模型，作为控制系统的基础，并且建立具有强时序性的逻辑调度任务状态模型，形成一个稳定、可靠的晶片传输调度系统。设备通过控制一系列部件可完成所需的工艺，控制系统可实现自动上下料、自动真空、自动引束、自动工艺、与设备自动化系统EAP交互等功能，并可实时监控和保存工艺数据、响应异常错误、报警等。

1 系统结构及工艺流程

1.1 系统结构组成

设备工作原理是离子源产生的离子在一定能量的引出电压作用下，通过分析磁铁磁场作用分选出所需要的单一离子。离子随后进入加速管获得所需要的能量后进入光路单元。在静电四极透镜作用下将产生X、Y方向的聚焦作用，通过偏转扫描板将束均匀地注入在工件（如硅片）的表面上。……