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

     主要用于離子注入后雜質(zhì)的激活、淺結(jié)制作、生長高質(zhì)量的氧化膜層和金屬硅化物合金形成等工藝。隨著集成電路工藝技術(shù)的飛速發(fā)展,開展快速退火爐系統(tǒng)的技術(shù)研究,對國內(nèi)開發(fā)和研究具有自主知識產(chǎn)權(quán)的快速退火爐裝備,有著十分重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。

      本文針對現(xiàn)代半導(dǎo)體器件退火工藝對快速退火爐系統(tǒng)的技術(shù)要求,在綜合分析國內(nèi)外各種快速退火爐系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)上,通過深入的分析研究,設(shè)計了系統(tǒng)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(dǎo)體硅片進(jìn)行直接加熱實現(xiàn)溫度的快速上升,以單點測溫作為溫度測量的解決方案作為系統(tǒng)總體方案。

      根據(jù)熱傳導(dǎo)基本理論,以實現(xiàn)系統(tǒng)總體技術(shù)指標(biāo)作為已知參數(shù)計算得到系統(tǒng)所需要的熱功率,在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)熱源與反應(yīng)腔體、冷卻系統(tǒng)、送氣系統(tǒng)等部件的設(shè)計。

     通過分析影響硅片表面溫度邊緣效應(yīng)的因素,提出燈管分區(qū)及分區(qū)控制的設(shè)計方案,實現(xiàn)硅片表面溫度的均勻性；通過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(zhǔn)設(shè)計,實現(xiàn)溫度的精確測量,基于系統(tǒng)模型的溫度控制器設(shè)計保證了溫度控制的精度與穩(wěn)定度；在分析硅片傳送功能性要求的基礎(chǔ)上,完成傳送系統(tǒng)流程設(shè)計,實現(xiàn)了系統(tǒng)傳片效率與傳片的高可靠性；控制系統(tǒng)功能性設(shè)計、總體架構(gòu)以及主控制程序流程圖設(shè)計實現(xiàn)整機(jī)的全自動化,保證系統(tǒng)具有自動化水平高、控制和管理功能強(qiáng)大、操作簡便、可靠性高等特點,能很好地適應(yīng)快速退火爐系統(tǒng)對自動控制的要求。試驗結(jié)果表明,本文所設(shè)計的快速退火爐系統(tǒng)可以滿足半導(dǎo)體快速退火工藝對設(shè)備的要求。