快速退火爐系統設計與實(shí)現

快速退火爐是現代大規模集成電路生產(chǎn)工藝過(guò)程中的關(guān)鍵裝備

     主要用于離子注入后雜質(zhì)的激活、淺結制作、生長(cháng)高質(zhì)量的氧化膜層和金屬硅化物合金形成等工藝。隨著(zhù)集成電路工藝技術(shù)的飛速發(fā)展,開(kāi)展快速退火爐系統的技術(shù)研究,對國內開(kāi)發(fā)和研究具有自主知識產(chǎn)權的快速退火爐裝備,有著(zhù)十分重要的理論意義和工程應用價(jià)值。

      本文針對現代半導體器件退火工藝對快速退火爐系統的技術(shù)要求,在綜合分析國內外各種快速退火爐系統技術(shù)基礎上,通過(guò)深入的分析研究,設計了系統總體技術(shù)方案。擬定采用燈光輻射型熱源裝置,上下兩排成正交的燈管組對位于其中間的半導體硅片進(jìn)行直接加熱實(shí)現溫度的快速上升,以單點(diǎn)測溫作為溫度測量的解決方案作為系統總體方案。

      根據熱傳導基本理論,以實(shí)現系統總體技術(shù)指標作為已知參數計算得到系統所需要的熱功率,在此基礎上實(shí)現熱源與反應腔體、冷卻系統、送氣系統等部件的設計。

     通過(guò)分析影響硅片表面溫度邊緣效應的因素,提出燈管分區及分區控制的設計方案,實(shí)現硅片表面溫度的均勻性；通過(guò)非接觸式溫度測量原理的分析,完成光學(xué)高溫計選型、測溫方案以及溫度校準設計,實(shí)現溫度的精確測量,基于系統模型的溫度控制器設計保證了溫度控制的精度與穩定度；在分析硅片傳送功能性要求的基礎上,完成傳送系統流程設計,實(shí)現了系統傳片效率與傳片的高可靠性；控制系統功能性設計、總體架構以及主控制程序流程圖設計實(shí)現整機的全自動(dòng)化,保證系統具有自動(dòng)化水平高、控制和管理功能強大、操作簡(jiǎn)便、可靠性高等特點(diǎn),能很好地適應快速退火爐系統對自動(dòng)控制的要求。試驗結果表明,本文所設計的快速退火爐系統可以滿(mǎn)足半導體快速退火工藝對設備的要求。