· 由于测温温度精度低,造成实际工艺性能不稳定。

· 设备使用久了后,工艺重复性不重复的现象。

· 设备工艺不均匀性突出,并工艺不稳定的现象

· 设备的ON line 系统不健全。

· 温度过冲和下冲现象明显。

· 设备无法兼容SMIF功能。

· 针对第三,四代半导体材料,提供轻量化的Base & Cover载具,实现材料的双面热传导加热。

主要应用

离子注入/接触退火,快速热处理(RTP),快速退火(RTA),快速热氧化(RTO),快速热氮化(RTN),可在真空、性气氛、氧气、氢气、混合气等不同环境下使用SiAu,SiAI,SiMo合金化,低介电材料,晶体化,致密化,太阳能电池片键合等。

掺杂激活:快速退火能够激活半导体材料中的掺杂元素,使其发挥预期的电学性能。

点缺陷退火:通过快速退火,可以消除半导体材料中的点缺陷,提高材料的晶体质量和性能。

金属合金化:在半导体器件的制造中,快速退火可用于金属与半导体材料的合金化过程,形成良好的金属-半导体接触

多品硅退火:快速退火可用于多品硅薄膜的退火处理,提高薄膜的结晶质量和表面平滑度,消除薄膜中的应力,减少缺陷。

工艺参数

1.处理理方式:全自动单晶片处理

2.晶片尺寸:标准4"、5"、6"、8"

3.稳定温度控制范围:400°~1150°

4.最高加热温度:1150°

5.温度控制精度:土2℃

6.实用环境:大批量生产工艺线

7.最高升温速度:100°/秒(依据厂务条件)

8.最快降温速度:100°/秒(依据厂务条件)

设计理念

采用多盏卤钨素灯组组装在一起作为热源。卤钨素灯通常安装在硅片的顶部或底部,数目可达数百盏。它们被置于多个区域里,这可使硅片上温度等商。这种等高温度分布可以补偿可能发生在升温过程中的加热和冷却的不均匀性。卣钨素灯将产生短波长辐射,硅片加热依靠选择性吸收卤钨灯的辐射。

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石英腔体、前法兰、后法兰和工艺气体进气扳组成了工艺反应室,而石英托片架由前后法兰上的两个定位销定位并精确地安装在反应室内。采用密封圈将反应室与外界隔开,避免外界气体或颗粒进入反应室内对晶片造成污染,同时也可以避免反应气体的泄漏。工艺气体从后法兰的工艺气体入口进入,在水平面方向流过硅片表面,并沿垂直方向的废气捧气口捧出。在这一过程中,气体能充分地和硅片表面进行接触,保证硅片反应的重复性。

腔体构造
  • 金属腔采用高强度,导热性好的6061-T6铝材,腔体含水冷却系统以防止腔体过热,同时,铝材料的热传导速率快,以此保证了金属腔体的温度不对工艺产生不稳定的影响,以实现工艺的稳定性,均匀性,重复性。

  • 设备采取高强度可见光上下交叉排红外卤素灯加热,卤素灯总数达到28根,每根灯功率2KW,有10个灯组控制,保证温度均匀重复可调。

  • 快速退火炉是通过红外线加热,而能量随着介质的厚度而造成损失,并且有变量,所以要求石英窗越薄越好,能很好的让红外线透过,温场,工艺稳定。

  • 快速退火炉腔体内侧镀金漫反射:一部分的灯光因子了传递到金属壁上有吸收和反射的两个反应,我们希望增加对红外的反射,同时也使热辐射到达晶片时呈均匀状态,采用金属腔内壁镀“金”(金对光因子的反射是98%)的方案,

  • 通常,工艺好的快速退火炉是保护气氛设计,非真空设计,工艺过程中O2的来源,一般是来自门的回路,采用双密封圈的设计可以阻止O2的回路。

冷区系统
1、腔体含水冷却系统以防止腔体过热,可通过水和压缩空气可达到快速冷却腔体的目的;
2、压缩空气可清除腔体上的沾污;
测温系统

说明:对于快速退火炉的测温有两个重要要求:

1.温度的准确度越高越好。

2.温度的信号反馈越快越好。

~800°:采用K型热电偶

k型热电偶:直径为0.01”能达到0.125秒的反应速度,热电偶和硅片直接接触,确定硅片的真实可靠的温度,并专用测温系统补偿测量,带载盘专用测试方法,单点,载体背面

反应速度越快才能很好的控制温度,其中反应速度快的其中一个重要的因素是热电偶的直径,越小反应速度越快

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400°~1150°:采用非接触式高温计

采用非接触的红外高温计来进行温度信号的测量,有反应时间快,、使用安全及使用寿命长的特点。

采用了两个Sensor的高温计测量,其中一个测量硅片的温度,一个测量环境温度这样保证很好的温度准确度。

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