AccuThermo AW 820 概述:
AccuThermo AW820是一款用高强度可见光加热单片wafer或样片的柜式快速退火系统,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1-1800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。
RTAPRO软件可以全方位控制、监控AccuThermo快速退火系统,允许工程师自由创建、编辑工艺菜单,通过调整时间、温度、工艺气体流量等参数,控制工艺流程。
AccuThermo AW 820主要特点:
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大框架散热设计以保证长时间的工艺。设计散热能力60分钟@1000℃。建议30分钟@1000℃。
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水冷镀金腔体设计在过去30年里已得到业内认可 (►)
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上下两排灯管加热保证了优越的温度均匀性 (►)
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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 (►)
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实时显示温度曲线,适合特殊工艺需要(►)
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传统技术无法实现的快速升温、降温速率
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稳定的片间工艺重复性
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隔离的石英腔体结构避免了外部污染
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体积小、能耗少
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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:
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离子注入激活
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多晶硅退火
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氧化回流
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硅化物形成
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欧姆接触合金
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氧化物、氮化物生长
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砷化镓工艺
加热、冷却、温度测量
关于AccuThermo AW820快速退火系统加热、冷却、温度测量模块的主要特点如下:
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以高强度可见光加热晶片,短时间内可升到400-1250℃,温度控制精确。(典型加热时间1-1800s)
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卤素灯和金属腔体冷壁设计满足快速升温、降温需求
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软件系统实时数据采集、分析功能满足特殊工艺需求
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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
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冷却氮气给灯管和石英腔体降温
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MFC控制气体流量通入石英腔体用来吹扫或反应
AccuThermo AW 820标准配置:
1. AW820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 AW820可选配置:
AccuThermo AW 820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 AW820快速退火系统展示:
AccuThermo AW820外围动力:
1. 尺寸、重量参数
设备 |
尺寸 |
重量 |
AW820主机 |
70″ H x 39″ W x 42” D |
500 LBS |
高温计冷水机 |
28″ H x 10.75″ W x 19″ D |
50 LBS |
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 |
100 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 |
pre-filtered to 1 micron |
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)。
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