AccuThermo AW 810 概述:

AccuThermo AW810是一款用高强度可见光加热单片wafer或样片的快速退火系统，其工艺时间短，控温精度高。工艺稳定时间最大可设置到9999秒，一般推荐1-600秒。

相对于传统的炉管式退火系统，其独特的水冷腔体设计、先进的温度控制技术以及Allwin21研发的RTAPRO软件控制系统，确保了优越的温度均匀性。

工艺时，wafer放置在独立的石英腔体内的石英载盘上，通过软件操作手动或自动加热模式控制上下两排的四组灯管对wafer进行加热。

AccuThermo AW 810主要特点：

• 水冷镀金腔体设计在过去30年里已得到业内认可 (►)
• 上下两排灯管加热保证了优越的温度均匀性 (►)
• 提供两种测温方式（非接触式高温计或热电偶传感器）并采用了闭环温度控制设计 (►)
• 实时显示温度曲线，适合特殊工艺需要(►)
• 传统技术无法实现的快速升温、降温速率
• 稳定的片间工艺重复性
• 隔离的石英腔体结构避免了外部污染
• 体积小、能耗少
• 集所有控制为一体的操作软件 (►)

     ○ 图形用户界面 (►)
     ○ 实时工艺过程数据采集 (►)
     ○ 实时工艺曲线 (►)
     ○ 工艺数据分析 (►)
     ○ 工艺数据及菜单存储于计算机硬盘 (►)
     ○ 多步骤的工艺菜单编辑 (►)
     ○ 工艺菜单编辑操作简单 (►)
     ○ 系统诊断功能 (►)
     ○ 腔体校准功能易于实现温度平滑控制 (►)
     ○ 高温计软件校准操作简单、方便 (►)
     ○ 气路流量软件校准操作简单、方便 (►)
     ○ TC通道软件校准操作简单、方便 (►)
     ○ 功率监测功能，保证良好的工艺重复性 (►)
     ○ 丰富的硬件诊断功能，方便设备维护及维修 (►)
     ○ 软件“看门狗”功能，可以及时的切断灯管电源，有效防止温度失控

应用

AccuThermo 快速退火系统的应用:

• 离子注入激活
• 多晶硅退火
• 氧化回流
• 硅化物形成
• 欧姆接触合金
• 氧化物、氮化物生长
• 砷化镓工艺

加热、冷却、温度测量

关于AccuThermo 快速退火系统加热、冷却、温度测量模块的主要特点如下：

• 以高强度可见光加热晶片，短时间内可升到400-1200℃，温度控制精确。(典型加热时间1-600s)
• 卤素灯和金属腔体冷壁设计满足快速升温、降温需求
• 软件系统实时数据采集、分析功能满足特殊工艺需求
• 提供两种测温方式（非接触式高温计或热电偶传感器）并采用了闭环温度控制设计
• 冷却氮气给灯管和石英腔体降温
• MFC控制气体流量通入石英腔体用来吹扫或反应

 AccuThermo AW 810标准配置：

1. AW810主机
2. 水冷镀金铝制腔体
3. 石英腔体（无高温计窗口）
4. 温度控制板和主控制板
5. 上下两层共27根灯管（1.5kW/根），分4个区域控制
6. 石英托盘兼容5-8英寸圆形wafer
7. 两路工艺气体配置一只MFC，无截止阀
8. 装有AW软件的控制主机，17”LCD显示器，鼠标，键盘
9. T shape热电偶温度传感器一套（100-800℃）
10. 热电偶丝一套（5 pieces）
11. U盘一只（含出厂软件备份）

AccuThermo AW810可选配置：

1. 石英托盘
5-8英寸圆形wafer   
8英寸x8英寸方形 wafer 
4-6英寸圆形wafer
4-6英寸方形 wafer 
客户自定义石英托盘

2. 独特的、非接触式ERP高温计温度传感器（400-1250℃）
ERP高温计传感器     
石英腔体(带高温计窗口)
ERP高温计冷水机    
高温计校准工具—TC wafer
高温计校准工具—Omega meter CL23A

3. 多路气体控制（配有气体控制板和截止阀）
3路MFC气路   
4 路MFC气路    
客户自定义

4.载体：用于透明样片、特殊形状小样片、金属薄膜衬底等
 碳化硅涂层二氧化硅衬底，最大2英寸圆片
 碳化硅涂层的二氧化硅衬底，最大3英寸圆片
 碳化硅涂层的二氧化硅衬底，最大4英寸圆片
 碳化硅涂层的二氧化硅衬底，最大6英寸圆片
 碳化硅涂层的二氧化硅衬底，4x2英寸圆片
 碳化硅涂层的二氧化硅衬底，3x3英寸圆片
 碳化硅涂层的二氧化硅衬底，最大8英寸圆片
 碳化硅涂层的二氧化硅衬底，16x2英寸圆片
 碳化硅涂层的二氧化硅衬底，5x3英寸圆片
 碳化硅涂层的二氧化硅衬底，4x4英寸圆片
 碳化硅涂层的石墨衬底，最大3英寸圆片
 碳化硅涂层的石墨衬底，最大4英寸圆片
 碳化硅涂层的石墨衬底，最大6英寸圆片
 碳化硅涂层的石墨衬底，4x2英寸圆片
 纯碳化硅材料，最大2英寸圆片     
 纯碳化硅材料，最大3英寸圆片
 纯碳化硅材料，最大4英寸圆片     
 纯碳化硅材料，最大6英寸圆片
 纯碳化硅材料，4x2英寸圆片       
 纯碳化硅材料，3x3英寸圆片
 纯碳化硅材料，最大8英寸圆片       
 纯碳化硅材料，16x2英寸圆片
 纯碳化硅材料，5x3英寸圆片      
 纯碳化硅材料，4x4英寸圆片
 纯碳化硅材料，8英寸x8英寸方形晶片   
客户自定义的

5. GEM/SEC II功能

6. 安装温度监视热偶丝（不推荐）

7. 客户自定义

AccuThermo AW 810技术指标：

操作模式：手动放片，单片工艺

适用范围：2”, 3”, 4”，5”，6”，8”晶片

升温速率：可编程，10-150℃/s

建议温度稳定持续时间：每阶段0-300s

降温速率：不可编程，10-100℃/s. 降温速率取决于温度及辐射能量大小，最高降温速率可达100℃/s

建议稳定温度范围：150-1150℃

ERP测温精度：±1℃，经过专业校准后使用

热电偶测温精度：±0.5℃

温度重复性：片间±0.5℃@1150℃

温场均匀性：±7℃，基于8英寸晶片@1150℃(氧化膜厚度100埃)。650-700℃，硅、钛一次合金的均匀性不超过4%

工艺气体：任何惰性、无毒气体，压力控制在30PSI以内，进气需要 1微米的过滤器。常用气体：N₂、O₂、Ar、He

AccuThermo AW810外围动力：

1. 尺寸、重量参数

设备	尺寸	重量
AW810主机	16″ H x 34″ W x 30.5” D	150 LBS
高温计冷水机	28″ H x 10.75″ W x 19″ D	50 LBS

运输参考参数：

项目	描述	尺寸 (L X W X H)	毛重 (lbs)	净重 (lbs)
1	AW 810 without Pyrometer Chiller	33″ X 37″ X 34″ O.D.	250	150
2	AW810 with Pyrometer Chiller	44″ X 37″ X 34″ O.D.	300	200

2. 环境条件参数：
温度20-30℃，空气干燥，避免设备结露。

3. 供电参数

不同标准的动力电存在差异，如美国、中国和日本。
动力电要求如下所示：

标准	设备	电压	频率	电流	相数	线制	注意事项
美国	主设备	208/240	60 Hz	100 A	3	5	1, 2, 3, 4
	冷水机	110-120	60 Hz	11 A	1	3
	电脑	110-120	60 Hz	Variable	1	3	5
日本	主设备	200	50/60 Hz	100 A	3	5	1, 2, 3, 4
	冷水机	100	50/60 Hz	11 A	1	3
	电脑	100	50/60 Hz	Variable	1	3	5
中国	主设备	380	50 Hz	70 A	3	5	1, 2, 3, 4
	冷水机	220-240	50 Hz	16 A	1	3
	电脑	220-240	50 Hz	Variable	1	3	5
注意1：建议安装一个隔离变压器来减少设备间的干扰 注意2：交流电缆的总长度不要超过25英尺 注意3：配电柜安装在触手可及的位置 注意4：三相五线制供电 注意5：计算机的供电取决于制造商

4.冷却系统

工艺气体及排风参数
金属腔体冷却水，工艺气体，石英腔体冷却气体及排风参数如下所示：

冷却水	类型	pre-filtered with conventional particulate filter to 100 microns (No DI or Distilled Water)
	流量	3 gpm	11.6 lpm	minimum
	进水压力	30 psig	2.1 kg/cm2	minimum
		40 psig	2.8 kg/cm2	typical
		60 psig	4.2 kg/cm2	maximum
	压差	10 psi	0.7 kg/cm2
	进水温度	15 °C		minimum
		20 °C (3 °C above dew point)		typical
		35 °C		maximum
	腔体接口	1/2” tube x 3/8” male pipe swagelok
	高温计接口	1/4” swagelok

 

石英腔体冷却气体	类型	Nitrogen (N2) or Clean-Dry-Air (CDA) oil‑and-water-free, filtered to 3 microns
	流量	10-15 SCFM	283-425 slpm	minimum
	进气压力	15 psig	1.05 kg/cm2	minimum
		20 psig	1.4 kg/cm2	typical
		30 psig	2.1 kg/cm2	maximum
	接口	3/8″ Parker Push-Lok . Recommended tubing is 3/8″ OD nylon.

 

工艺气体	类型	Any inert and/or non-corrosive gas. Typically, Nitrogen (N2), oxygen (O2), argon (Ar), and/or helium (He) are used.
	压力	10 psig	0.7 kg/cm2	minimum
		20 psig	1.4 kg/cm2	typical
		30 psig	2.1 kg/cm2	maximum
	流量	0-10 SLPM
	过滤器	前置1微米过滤器
	接口	1/4″ female VCR fitting

 

工艺排风	流量	10 slpm
	负压	–0.5” water	minimum
		–0.75” water	typical
		–1.0″ water	maximum
	接口	1/4″ female VCR fitting out to building scrubber system

 

热排风		20 scfm	566 slpm
	接口	4″ exhaust vent connected to house exhaust system

 

气动阀	类型	Clean Dry Air (CDA) or Nitrogen (N2)
	进气压力	80 psig (5.6 kg/cm2) ± 5 psig (0.35 kg/cm2)
	流量	Less Than 1 SCFM Typical
	接口	1/4” tube swagelok

 

关于快速退火系统选型常见问题：

1. Q：需要选择哪种型号？
A：通常根据衬底的最大尺寸决定。AW410最大兼容4英寸；AW610/610V最大兼容6英寸；AW810/820/860/820V/860V最大兼容8英寸；AW830最大兼容12英寸。
 
2. Q：用AW610/810可以做2英寸的衬底吗？
A：可以。AW610一次可以做4片，AW810一次可以做16片。
 
3. Q：需要选择哪一种类型的快速退火炉，常压还是真空？
A：常压保护气氛退火炉可以满足绝大部分工艺要求。基于常压退火炉的设备结构设计，它比真空退火炉有更好的重复性、稳定性、均匀性，这些已经历了30年的验证，同时花费的成本低。如果工艺对O2产生的负作用敏感，需要完全隔离氧气，那可以选择真空退火炉。
 
4. Q：Allwin21的真空退火炉之间有什么差异？
A：AW610V最大兼容6英寸衬底，只有上面一层灯管加热，温度最高可在1000℃持续2分钟；AW820V最大兼容8英寸衬底，有上下两层灯管加热，温度最高可在1250℃持续10分钟；AW860V具有机械手自动传片系统， 而AW610V &AW820V是手动的。
 
5. Q：如果衬底是透明的，是否需要用Susceptor？
A：通常情况下，透明衬底无法有效吸收红外光进行加热，需要一个不透明的载体(Susceptor)将热量传递给衬底。Susceptor一般由碳化硅、二氧化硅或硅材料制成，价格昂贵，面积与厚度大小对升温、降温速率影响较大。若预算紧张，建议用硅片代替。
 
6. Q：需要选择什么材料的Susceptor？
A：客户一般习惯用石墨涂有碳化硅涂层的susceptor。石墨材质的susceptor升温速率慢，最高温度900℃；二氧化硅材质的susceptor升温速率快，最高温度1100℃；烧结的碳化硅材质susceptor升温速率慢，最高温度1100℃；硅材质的susceptor 比较便宜，升温速率慢，最高温度750℃；Susceptor的尺寸越大，升温与降温速率越慢。
 
7. Q：是否需要选择ERP 高温计作为高温传感器？
A：由于热电偶与硅材料在750°C左右易于发生反应，且高温时容易蒸发引起玷污，作为测温元件，一般地K型热电偶用于测量750°C以下温度。而获得专利技术的ERP高温计经过AW软件校准后可以精确地测量450-1250℃范围内的温度。热电偶与ERP高温计测温方式不同，前者是接触式测温而后者是非接触式测温；热电偶成本低而ERP高温计却很高（超过$15k，包括校准用的TC-Wafer和Omega meter）.
 
8. Q：是否可以通过多点TC-Wafer测量温场均匀性？
A： 如果温度低于500℃，可以通过TC-Wafer直接测量温场均匀性；如果温度高于500℃，则需要通过测量其他参数的均匀性来间接反应温场均匀性。因为当温度超过500℃，灯管、腔体、热偶丝等都是影响测量的重大因素。因此半导体行业通常测量方阻值，LED行业通常测量电压值。
 
9. Q：购买之前，是否可以做样片？
A：如果客户能将样片寄到美国工厂，我们可以提供一次免费的demo。但是并不能以样片结果评估设备性能，主要源于以下两点原因：(1) 工艺条件没有调整到最佳状态；(2) 快速退火系统的温度是相对的，工艺参数不一定合适。


10. Q:快速退火系统最重要的特点是什么？
A：重复性。如果快速退火系统的性能不重复，那么它会成为快速废片系统。


11. Q：Allwin21 的快速退火系统可以配备多少路气体？
A：AW410/610最多可配6路；AW810/820/830最多可配4路；AW610V/820V/860V最多可配3路。我们也可以根据客户的特殊需要进行配置。最常用的MFC配置是：10 SLM N₂, Ar, O₂ 以及5 SLM的NH₃, N₂O₂。


12. Q：客户可以自行安装调试快速退火系统吗？
A：当然可以。我们的快速退火系统设计独特、安装简单，方便客户安装调试。目前设备销往40多个国家，大部分客户都能根据说明书自行安装调试，我们也可以通过email、电话、skype等多种途径提供免费的技术支持。同时在一些国家有我们的子公司提供24/7的售后服务。

13. Q：为什么选择Allwin21的快速退火系统？
A：(1)稳定的重复性；
(2) 业界认可30年；
(3) 非主流或新型的快速退火系统需要花费更多的人力、物力来验证工艺；
(4) 快速退火系统是Allwin21的核心产品，我们可以提供高质量的设备以及专业的技术支持；
(5) 价格合理，为40多个国家和地区的客户所接受；
(6) 业内领先的交货周期(2到4周)。