Inżynieria cienkich warstw

Allwin21 Corp. jest wyłącznym licencjonowanym producentem urządzeń AG Associates Heatpulse 610 Rapid Thermal Processing (RTP). Allwin21 produkuje nowe szybkoobsługowe procesory termiczne AccuThermo z serii AW oraz próżniowe szybkie procesy termiczne. W porównaniu z tradycyjnymi systemami RTP, AccuThermo AW RTP firmy Allwin21 mają innowacyjne oprogramowanie i bardziej zaawansowane technologie kontroli temperatury, aby osiągnąć najlepszą wydajność szybkiego przetwarzania termicznego (powtarzalność, jednorodność i stabilność).

Szybka obróbka termiczna (RTP) odnosi się do półprzewodnikowego procesu produkcyjnego, który ogrzewa płytki krzemowe do wysokich temperatur (do 1200 °C lub więcej) w kilka sekund lub mniej. Wafle muszą być jednak ochładzane wystarczająco wolno, aby nie pękały z powodu szoku termicznego. Takie szybkie nagrzewanie osiąga się dzięki lampom o wysokiej intensywności. Procesy te są wykorzystywane do wielu różnych zastosowań w produkcji półprzewodników, w tym do aktywacji domieszek, utleniania termicznego, ponownego roztapiania metalu i osadzania chemicznego z fazy gazowej.

Szybkie wyżarzanie termiczne (RTA) jest procesem stosowanym w produkcji urządzeń półprzewodnikowych, który polega na ogrzewaniu pojedynczego wafla na raz, aby wpłynąć na jego właściwości elektryczne. Unikalne obróbki cieplne są zaprojektowane dla różnych efektów. Wafle można ogrzewać w celu aktywacji domieszek, zmiany interfejsów filmu na film lub filmu na wafer, zagęszczenia osadzonych filmów, zmiany stanów wyhodowanych filmów, naprawy uszkodzeń spowodowanych implantacją jonów, przeniesienia domieszek lub przeniesienia domieszek z jednego filmu na inny lub z folii na podłoże waflowe. Szybkie wyżarzanie termiczne wykonuje się za pomocą urządzenia, które ogrzewa pojedynczy wafel jednocześnie za pomocą ogrzewania opartego na lampie. W przeciwieństwie do wyżarzania piecowego są one krótkotrwałe, przetwarzając każdy wafel w kilka minut. Szybkie wyżarzanie termiczne jest podzbiorem procesów zwanych Rapid Thermal Process (RTP).

Szybka obróbka termiczna (RTP) zapewnia szybkie nagrzewania płytek w celu przeprowadzenia stosunkowo krótkich procesów, zwykle krótszych niż 1-2 minuty. Z biegiem lat RTP stał się niezbędny do produkcji zaawansowanych półprzewodników, w których stosuje się go do utleniania, wyżarzania, tworzenia i osadzania.

System RTP nagrzewa wafle pojedynczo, wykorzystując źródła promieniowania kontrolowane przez pirometr, który mierzy temperaturę wafla. Poprzednia obróbka termiczna była oparta na piecach okresowych, w których duża partia płytek jest podgrzewana w rurze. Piece wsadowe są nadal szeroko stosowane, ale są bardziej odpowiednie dla stosunkowo długich procesów trwających ponad 10 minut.

RTP to elastyczna technologia, która zapewnia szybkie nagrzewanie i chłodzenie do temperatur procesu rzędu 200-1250 °C z szybkościami zwykle od 20 do 200 °C/s, w połączeniu z doskonałą kontrolą atmosfery, umożliwiając tworzenie wyrafinowanych wieloetapowych procesów w ramach jednego procesu. Ta zdolność do przetwarzania w podwyższonych temperaturach przez krótki czas jest kluczowa, ponieważ zaawansowane wytwarzanie półprzewodników wymaga ograniczenia dyfuzji domieszek.

AccuThermo AW to systemy do szybkiej obróbki termicznej (RTP), który wykorzystuje promieniowanie widzialne o wysokiej intensywności do ogrzewania pojedynczych płytek w krótkich okresach czasu w precyzyjnie kontrolowanych temperaturach. Czasy procesu trwają zwykle 1 – 600 sekund, chociaż można wybrać okresy do 9999 sekund.

Możliwości te, w połączeniu z konstrukcją zimnej ściany komory grzewczej i wyjątkową równomiernością ogrzewania, zapewniają znaczącą przewagę nad konwencjonalną obróbką w piecu.

System szybkiego wyżarzania termicznego AccuThermo RTP AW składa się z jednostki głównej i komputera sterującego z oprogramowaniem kontrolera Allwin21 RTAPRO. Obrabiany wafel umieszcza się na kwarcowej tacy, która wsuwa się w kwarcową rurkę izolacyjną w urządzeniu. Cztery rzędy lamp, dwie powyżej kwarcowej lampy i dwie poniżej niej, zapewniają energię potrzebną do podgrzewania wafla. Lampami można sterować ręcznie i automatycznie z poziomu oprogramowania.

Oprogramowanie sterujące RTAPRO umożliwia pełną kontrolę i diagnostykę systemu AccuThermo RTP. Ponadto pozwala na tworzenie przepisów na zautomatyzowaną kontrolę temperatury i, opcjonalnie, przepływ gazu procesowego.

Oprogramowanie sterujące wykorzystuje zestaw instrukcji operacyjnych zwanych przepisami, aby automatycznie sterować systemem AccuThermo RTP. Te przepisy są tworzone przez użytkownika w celu monitorowania i kontrolowania parametrów procesu. Operator używa następnie oprogramowania do wyboru i uruchomienia parametrów procesu (temperatura w stanie ustalonym, czas procesu, prędkości rampy itp.).

Oprogramowanie RTAPRO służy ponadto do tworzenia, usuwania, kopiowania, modyfikowania i przechowywania przepisów oraz do przeprowadzania diagnostyki systemu.

Najważniejsze cechy systemów AccuThermo AW:

• Konstrukcja zimnej ściany komory grzewczej, która została zatwierdzona przez 30 lat,
• Atmosferyczny system szybkiego wyżarzania termicznego z górnym i dolnym ogrzewaniem lampą na podczerwień dla doskonałej jednorodności ogrzewania,
• Kontrola temperatury w pętli zamkniętej za pomocą pirometru (bezdotykowego) lub termopary,
• Precyzyjne profile czasowo-temperaturowe dostosowane do konkretnych wymagań procesowych,
• Szybkie tempo ogrzewania i chłodzenia nieosiągalne przy konwencjonalnych technologiach,
• Spójna powtarzalność cyklu procesu wafel-wafel, co jest najważniejszą cechą systemów szybkiego wyżarzania termicznego,
• Eliminacja zanieczyszczenia zewnętrznego izolowaną rurką kwarcową,
• Mały ślad i efektywność energetyczna,
• Oprogramowanie, które integruje całą kontrolę procesu w jeden niezawodny pakiet oprogramowania,
  • Interfejs GUI,
  • Akwizycja danych procesowych w czasie rzeczywistym,
  • Grafika w czasie rzeczywistym,
  • Możliwość analizy danych procesowych,
  • Przetwarzanie danych i zapisywanie receptur na dysku twardym,
  • Edytor receptur do przetwarzania wieloetapowego,
  • Intuicyjne edytor receptur,
  • Funkcja diagnostyki systemu,
  • Dane kalibracyjne komory dla płynnego sterowania,
  • Łatwa kalibracja pirometru programowego,
  • Łatwa kalibracja gazu,
  • Łatwa programowa kalibracja termopary,
  • Funkcja podsumowania mocy dla lepszej kontroli powtarzalności,
  • Kontrola wyłączenia lampy, aby zapobiec niekontrolowanemu nagrzewaniu się płytki.

System AccuThermo RTP to wszechstronne narzędzie przydatne w wielu aplikacjach:

• Aktywacja implantu jonowego,
• Wyżarzanie polikrzemu,
• Reflow tlenku,
• Tworzenie krzemków,
• Utlenianie i azotowanie,
• Przetwarzanie GaAs,
• Pomiar ogrzewania, chłodzenia i temperatury.

Poniższa lista zawiera kluczowe cechy systemów grzania, chłodzenia i pomiaru temperatury AccuThermo AW RTP:

• Promieniowanie widzialne o wysokiej intensywności nagrzewa płytki w krótkich okresach od 1 do 9999 sekund w dokładnie kontrolowanych temperaturach w zakresie od 400 °C do 1200 °C. (Zazwyczaj stosuje się okresy ogrzewania od 1 do 600 sekund.),
• Lampy halogenowe i konstrukcja zimnych ścian komory umożliwiają odpowiednio szybkie ogrzewanie i chłodzenie płytek,
• System zapewnia profile czasu i temperatury dostosowane do konkretnych wymagań procesu,
• Zastosowanie pirometru lub termopary zapewnia precyzyjną kontrolę temperatury,
• Chłodzenie N₂ przepływa wokół lamp i kwarcowej rurki izolacyjnej,
• Cztery MFC zapewniają przepływ gazów przez komorę grzewczą w celu oczyszczenia i/lub prowadzenia procesu.