專利名稱：一種可快速處理數(shù)據(jù)的原子層沉積設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導體工藝設(shè)備，具體涉及一種可快速處理數(shù)據(jù)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算機實現(xiàn)，計算機需要和各個部件直接聯(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)采用多個數(shù)據(jù)傳輸接口和器件，計算機需要協(xié)調(diào)和調(diào)度多個控制器件，可能會導致控制指令不能實時完成，從而影響原子層沉積設(shè)備的薄層沉積效果。另外，在原子層沉積設(shè)備運行過程中，需要不斷地獲取和分析各部件的數(shù)據(jù)，而薄膜(或薄層)的沉積生長要求原子層沉積設(shè)備的處理速度盡可能快，否則無法得到期望的薄膜(或薄層)，由于現(xiàn)有原子層沉積設(shè)備采用計算機接口直接通信控制，計算機接收數(shù)據(jù)、分析處理數(shù)據(jù)和發(fā)送指令數(shù)據(jù)的速度與薄膜(或薄層)的沉積生長所要求的處理速度存在一定差距，而且隨著薄層的厚度不斷減小，原子層沉積設(shè)備結(jié)構(gòu)的不斷復(fù)雜，這個差距會越來越大，最終導致原子層沉積設(shè)備失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可快速處理數(shù)據(jù)的原子層沉積設(shè)備，提高了原子層沉積設(shè)備的處理速度，增強了設(shè)備的控制能力，有效減少設(shè)備故障。為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
一種可快速處理數(shù)據(jù)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)生部件和計算機；所述計算機包括控制單元，與所述真空部件、加熱部件、氣路部件和等離子體產(chǎn)生部件連接，用于對所述真空部件、加熱部件、氣路部件和等離子體產(chǎn)生部件進行控制操作；以及，數(shù)據(jù)處理單元，與所述控制單元連接，用于對所述真空部件、加熱部件、氣路部件和等離子體產(chǎn)生部件發(fā)送到所述控制單元的數(shù)據(jù)進行處理。上述方案中，所述控制單元為計算機的CPU，所述數(shù)據(jù)處理單元為計算機的GPU。上述方案中，所述加熱部件中的溫控器通過RS232串口與所述計算機連接。上述方案中，所述真空部件中的壓力傳感器和真空計分別通過 RS232和RS485串口與所述計算機連接。上述方案中，所述計算機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，所述計算機與所述等離子體產(chǎn)生部件中的射頻電源連接。上述方案中，所述計算機與所述氣路部件中的質(zhì)量流量控制器以及各個電磁閥相連。
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CPU和GPU的控制結(jié)構(gòu)，提高了原子層沉積設(shè)備的處理速度，增強了設(shè)備的控制能力，有效減少設(shè)備故障，整個設(shè)備結(jié)構(gòu)簡潔清晰，各個部件之間的關(guān)系簡單，便于組裝、生產(chǎn)和維護。


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)明實施例提供的原子層沉積設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明技術(shù)方案進行詳細描述。如圖2所示，本發(fā)明實施例提供一種可快速處理數(shù)據(jù)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)生部件和計算機25 ;計算機25包括控制單元，由計算機的CPU承擔，與真空部件、加熱部件、氣路部件和等離子體產(chǎn)生部件連接，用于對真空部件、加熱部件、氣路部件和等離子體產(chǎn)生部件進行控制操作；以及，數(shù)據(jù)處理單元，由計算機的GPU承擔，與控制單元連接，用于對真空部件、加熱部件、氣路部件和等離子體產(chǎn)生部件發(fā)送到CPU的數(shù)據(jù)進行處理。CPU作為原子層沉積設(shè)備中的控制中樞，對原子層沉積設(shè)備的真空部件、加熱部件、氣路部件、等離子體產(chǎn)生部件進行控制操作，控制設(shè)備各個部件之間的信息交流，是整個設(shè)備的調(diào)度控制中心，負責設(shè)備中指令分析和發(fā)送、接收和處理其它部件的請求，實現(xiàn)控制功能，保證設(shè)備良好運行 。GPU作為原子層沉積設(shè)備中的數(shù)據(jù)處理中心，負責對原子層設(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)進行處理。GPU的組成結(jié)構(gòu)不同于CPU，它包含多個運算單元，極少的控制單元，這種結(jié)構(gòu)賦予其強大的數(shù)值運算能力，能夠分擔CPU發(fā)送、接收指令和數(shù)據(jù)和對指令、數(shù)據(jù)進行分析處理之外的數(shù)據(jù)處理壓力，承擔原子層設(shè)備運行過程中的處理數(shù)據(jù)的操作，使CPU可以專注于協(xié)調(diào)和控制真空部件、加熱部件、氣路部件、等離子體產(chǎn)生部件之間的運行，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。GPU可以進行并行運算，而CPU主要采用串行的計算方式，因而GPU的運行速度遠遠超過多核CPU的速度，使得原子層沉積設(shè)備的性能得到了極大改進。如圖3所示，本發(fā)明中的計算機25用于顯示系統(tǒng)操作界面、接收外部命令、顯示系統(tǒng)各部件運行中的參數(shù)，計算機25的CPU向真空部件、加熱部件、氣路部件、等離子體產(chǎn)生部件發(fā)送運行指令和數(shù)據(jù)達到控制目的，對接收到的指令數(shù)據(jù)進行分析，并從計算機25的GI3U接收處理后的返回結(jié)果，協(xié)調(diào)和控制整個原子層沉積設(shè)備運行在正常工作狀態(tài)。加熱部件中的溫控器24通過RS232串口與計算機25連接，真空部件中的壓力傳感器和真空計26分別通過RS232和RS485串口與計算機25連接，GPU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28和計算機25的數(shù)據(jù)信息交流處理通道，使得整個控制部件結(jié)構(gòu)清晰。計算機25和電壓電流放大模塊28連接，電壓電流放大模塊28和繼電器27連接，繼電器27下端為泵組電源22。計算機25和氣路部件中的電磁閥2至電磁閥9相連。使用本發(fā)明時，先啟動計算機25，進入原子層沉積設(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、動畫顯示原子層沉積設(shè)備的運行過程、原子層沉積設(shè)備主程序，通過計算機對設(shè)備的控制參數(shù)進行設(shè)置和實時顯示。參數(shù)設(shè)置完畢后，計算機將控制設(shè)備完成如下操作
(I)計算機的CPU發(fā)送開啟命令，電源電流放大模塊28輸出高電壓，控制繼電器27的接通，進而開啟控制泵組電源22，啟動機械泵21和分子泵20。計算機25和氣路部件中的電磁閥2至電磁閥9相連，對電磁閥2至電磁閥5的控制是為了調(diào)節(jié)氣路通斷，對電磁閥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。CPU將計算機的指令、數(shù)據(jù)傳送到質(zhì)量流量控制器和電磁閥中，打開手動閥門14和手動閥門15，對沉積室19和管路進行抽氣，抽本底真空(約到5X 10-4torr);GPU對溫控器24、熱電偶提供的溫度信息進行分析處理，將結(jié)果返回給CPU，CPU監(jiān)控加熱盤、源瓶、管路、腔壁的溫度，決定各個待加熱部件繼續(xù)加熱或停止加熱，使它們工作在設(shè)置的溫度狀態(tài)，完成對氣路部件、加熱部件的控制。·(2)通過計算機設(shè)置流量計大小，并保存該值，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29、氣體30將進入氣路，對氣路部件進行充氣，CPU對系統(tǒng)壓強實時監(jiān)控，當系統(tǒng)達到所需工作壓強時，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)，CPU將參數(shù)加入控制命令中，發(fā)送到射頻電源16的接收部件中，控制射頻電源16的開啟以及對輸出功率的設(shè)定，同時，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。計算機保存射頻電源的輸出功率，保證等離子體產(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)，從而完成對等離子體產(chǎn)生部件的控制并進行沉積。(4)沉積結(jié)束后，CPU控制整個設(shè)備空運行n個周期，對原子層沉積設(shè)備進行吹掃凈化，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，對沉積室19進行凈化。(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)明在進行原子層沉積時，計算機可確保原子層沉積設(shè)備穩(wěn)定可靠的運行，并具有互鎖功能，能夠有效預(yù)防系統(tǒng)在不當操作下會造成的性能損傷，運算速度也能夠滿足沉積實驗的需求。本發(fā)明基于英偉達公司的CUDA (Compute Unified Device Architecturem,統(tǒng)一計算設(shè)備架構(gòu))和OpenCL (Open Computing Language)的編程環(huán)境,其中OpenCL是一組針對并行計算的應(yīng)用程序編程接口，可同時利用CPU和GPU的運算功能，適合本發(fā)明的控制結(jié)構(gòu)。本發(fā)明通過采用CPU和GPU的控制結(jié)構(gòu)，提高了原子層沉積設(shè)備的處理速度，增強了設(shè)備的控制能力，有效減少設(shè)備故障，整個設(shè)備結(jié)構(gòu)簡潔清晰，各個部件之間的關(guān)系簡單，便于組裝、生產(chǎn)和維護。綜上所述，本發(fā)明針對計算機的CPU接收數(shù)據(jù)、分析處理數(shù)據(jù)和發(fā)送指令數(shù)據(jù)的速度與薄膜(或薄層)的沉積生長所要求的處理速度存在差距，將CPU作為整個設(shè)備的控制單元，采用運算速度高于CPU至少十倍的GPU作為整個設(shè)備的數(shù)值運算單元，實時快速的處理數(shù)據(jù)，徹底解決了 CPU的運算壓力，大幅度提高了設(shè)備運行速度。 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(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、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可快速處理數(shù)據(jù)的原子層沉積設(shè)備，其特征在于包括真空部件、加熱部件、氣路部件、等離子體產(chǎn)生部件和計算機； 所述計算機包括控制單元，與所述真空部件、加熱部件、氣路部件和等離子體產(chǎn)生部件連接，用于對所述真空部件、加熱部件、氣路部件和等離子體產(chǎn)生部件進行控制操作；以及， 數(shù)據(jù)處理單元，與所述控制單元連接，用于對所述真空部件、加熱部件、氣路部件和等離子體產(chǎn)生部件發(fā)送到所述控制單元的數(shù)據(jù)進行處理。
2.如權(quán)利要求1所述的可快速處理數(shù)據(jù)的原子層沉積設(shè)備，其特征在于所述控制單元為計算機的CPU，所述數(shù)據(jù)處理單元為計算機的GPU。
3.如權(quán)利要求1所述的可快速處理數(shù)據(jù)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串口與所述計算機連接。
4.如權(quán)利要求1所述的可快速處理數(shù)據(jù)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分別通過RS232和RS485串口與所述計算機連接。
5.如權(quán)利要求1所述的可快速處理數(shù)據(jù)的原子層沉積設(shè)備，其特征在于所述計算機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。
6.如權(quán)利要求1所述的可快速處理數(shù)據(jù)的原子層沉積設(shè)備，其特征在于所述計算機與所述等離子體產(chǎn)生部件中的射頻電源連接。
7.如權(quán)利要求1所述的可快速處理數(shù)據(jù)的原子層沉積設(shè)備，其特征在于所述計算機與所述氣路部件中的質(zhì)量流量控制器以及各個電磁閥相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導體工藝設(shè)備，具體涉及一種可快速處理數(shù)據(jù)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)生部件和計算機；計算機包括控制單元CPU，與真空部件、加熱部件、氣路部件和等離子體產(chǎn)生部件連接，用于對真空部件、加熱部件、氣路部件和等離子體產(chǎn)生部件進行控制操作；以及，數(shù)據(jù)處理單元GPU，與控制單元連接，用于對真空部件、加熱部件、氣路部件和等離子體產(chǎn)生部件發(fā)送到控制單元的數(shù)據(jù)進行處理。本發(fā)明通過采用CPU和GPU的控制結(jié)構(gòu)，提高了原子層沉積設(shè)備的處理速度，增強了設(shè)備的控制能力，有效減少設(shè)備故障，整個設(shè)備結(jié)構(gòu)簡潔清晰，各個部件之間的關(guān)系簡單，便于組裝、生產(chǎn)和維護。
文檔編號C23C16/52GK103031544SQ20111030000
公開日2013年4月10日 申請日期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 申請人:中國科學院微電子研究所