气体输送系统

 

气体输送系统负责处理工艺气体并将气体输送到所需的炉管中。气体控制面板由调压器,控制阀、质量流量控制器和过滤器组成。它将分配工艺气体和吹除净化气体到所需的炉管中。工艺气体通常存储在远端气柜的高压(超过100psi)钢瓶内,工艺气体被节流阀调整送到气体控制面板时的压力只有几十个psi,因为气压太高就不能直接使用在工艺中。调压器及控制阀将监控气体的压力和输送时的气压,气体的流量由质量流量控制器精确控制,它将调整内部的控制阀使测量出的流量和设置的流量值相等。气体控制面板中的过滤器可以防止微粒流人炉管,所以有助于降低微粒污染。下图为气体输送系统示意图。

 

装载系统

 

装载站是晶圆装载、卸载和暂时储存的区域,它将晶圆从晶圆盒移到石英承载架上的石英晶舟内,然后再通过微控制器操控的装载机制轻轻将石英承载架推送到炉管中。经过加热工艺后,再慢慢将石英承载架从炉管中拉出。

 

水平式高温炉的装载系统使用数种石英承载架,带有轮子的石英承载架已不再使用,因为这种晶舟承载架和石英管直接接触产生粒子。后来发展的软着陆式晶舟承载架被推到炉管的合适位置时就缓慢着陆在石英炉管上。由于晶舟承载架和石英管的管壁在承载架升起和降落时直接接触,所以软着陆式晶舟承载架还是会因为摩擦而造成微粒污染。为了避免直接接触,目前大多数系统都使用悬挂或悬臂式晶舟承载架,使晶舟承载架进出炉管时不会与石英表面有任何直接接触,从而将粒子污染减至最低。然而晶圆装载会影响晶舟承载架的悬挂。

 

对于直立式高温炉,机器手臂会先将晶圆从晶圆盒中移到塔架上,接着通过微控制器操控的举起机制将塔架升起,直到整个晶圆塔架都进人反应室。这样可以避免晶圆的支托架与石英反应室管壁接触,而且也没有晶圆托架的悬挂问题。

 

排放系统

 

工艺中的副产品和没有用到的原材料气体,都通过排放系统从炉管或反应室中排放出去。废气从炉管中排放出去的同时,吹除净化气体也从排放管进人炉管防止废气回流。如果炉管内含有自燃或易燃气体,如硅烷(SiH4)和氢(H2),就需要再加上一个称为燃烧箱的反应室在燃烧箱里,废气将在氧气中燃烧变成无害且不具反应性的氧化物。过滤器会移除燃烧过程产生的粒子,例如燃烧硅树脂后产生的二氧化硅。接着再通过洗涤器用水或水溶液吸收大部分有毒和腐蚀性气体,最后将废气排放到大气中。

 

炉管

 

炉管是晶圆进行高温加热过程的区域,由石英炉管、反应室和数个加热器组成。与反应室管壁接触的热电偶将监测反应室内的温度。每个加热器都由独立的高压电源提供电能,而每个加热器的功率由热电偶从面板和微控制器所反馈的信息控制。当到达设定的温度时,加热器变得很稳定。炉管中央的平坦区温度被精确控制在1000℃上下0.5℃范围。下图是水平式和直立式炉管示意图。

 

 

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