真空快速退火炉

简介：快速退火炉是利用卤素红外灯做为热源，通过极快的升温速率，将晶圆或者材料在极短的时间内加热到300℃-1200℃，从而消除晶圆或者材料内部的一些缺陷，改善产品性能。快速退火炉采用先进的微电脑控制系统，采用PID闭环控制温度，可以达到极高的控温精度和温度均匀性，并且可配置真空腔体，也可根据用户工艺需求配置多路气体。行业背景：快速退火炉是现代大规模集成电路生产工艺过程中的关键设备。随着集成电路技术飞速发展，开展快速退火炉系统的创新研发对国内开发和研究具有自主知识产权的快速退火炉设备具有十分重大的战略意义和应用价值。目前快速退火炉的供应商主要集中在欧、美和台湾地区，大陆地区还没有可替代产品，市场都由进口设备主导，设备国产化亟待新的创新和突破。随着近两年中美贸易战的影响，国家越来越重视科技的创新发展与内需增长，政府出台了很多相关的产业政策，对于国产快速退火炉设备在相关行业产线上的占比提出了一定要求，给国内的半导体设备厂商带来了巨大机遇，预测未来几年时间国内退火炉设备市场会有快速的内需增长需求。技术特点：快速退火炉（芯片热处理设备）广泛应用在IC晶圆、LED晶圆、MEMS、化合物半导体和功率器件等多种芯片产品的生产。和欧姆接触快速合金、离子注入退火、氧化物生长、消除应力和致密化等工艺当中，通过快速热处理以改善晶体结构和光电性能，具有技术指标高、工艺复杂、专用性强的特点。一般参数：名称数值最高温度1200摄氏度升温速率150摄氏度/秒降温速率200摄氏度/分钟（1000摄氏度→300摄氏度）温度精度±0.5摄氏度温控均匀性≤0.5%设定温度加热方式红外卤素灯，顶部加热真空度10mTorr以下工艺应用：快速热处理(RTP)，快速退火(RTA)，快速热氧化(RTO)，快速热氮化(RTN)；离子注入/接触退火；金属合金；热氧化处理；高温退火；高温扩散。应用领域：化合物合金（砷化镓、氮化物，碳化硅等）；多晶硅退火；太阳能电池片退火；IC晶圆；功率器件；MEMS；LED晶圆。设备说明：快速退火炉主要由真空腔室、加热室、进气系统、真空系统、温度控制系统、气冷系统、水冷系统等几部分组成。真空腔室：真空腔室是快速退火炉的工作空间，晶圆在这里进行快速热处理。加热室：加热室以多个红外灯管为加热元件，以耐高温合金为框架、高纯石英为主体。进气系统：真空腔室尾部有进气孔，精确控制的进气量用来满足一些特殊工艺的气体需求。真空系统：在真空泵和真空腔室之间装有高真空电磁阀，可以有效确保腔室真空度，同时避免气体倒灌污染腔室内的被处理工件。温度控制系统：温度控制系统由温度传感器、温度控制器、电力调整器、可编程控制器、PC及各种传感器等组成。气冷系统：真空腔室的冷却是通过进气系统向腔室内充入惰性气体，来加速冷却被热处理的工件，满足工艺使用要求。水冷系统：水冷系统主要包括真空腔室、加热室、各部位密封圈的冷却用水。硬件更换：1.加热灯管更换：加热灯管超过使用寿命或无法点亮时需进行更换。加热灯管的使用寿命为3000小时，高温状态下会降低其使用寿命。2.真空泵油更换：在使用过程中，请每季度固定观察1次真空油表，当油表显示油量低于1/3时请添加真空泵润滑油到油表一半以上。3.热电偶更换：当热电偶测温不正常或者损坏时需进行更换。热电偶的正常使用寿命为3个月，随环境因素降低其寿命。4.O型圈的更换：O型圈表面有明显破损或者无法气密时需进行更换，其寿命受外力以及温度因素影响。保养周期：项目检查周期零件或耗材加热灯管周IR灯管托盘表面擦拭周碳化硅材质热电偶固定状态周石英板清理季度O型圈检查更换季度真空泵油季度MR100M导向轴承季度使用润滑油产品推荐：全自动12英寸多腔体快速退火炉RTP设备规格:全自动操作模式，机械手臂自动上片取片；多腔体生产模式，单个腔体适应于 2英寸-12英寸 晶圆或者最大支持 300mmx300mm 样品；退火温度范围 300℃-1300℃；升温速率 ≦100℃/sec(裸片)；温度均匀性 ≦±1%；真空腔体（可选配常压腔体或正压腔体）；冷却方式包括水冷和氮气吹扫；MFC控制，3-5路制程气体。半自动12英寸快速退火炉RTP设备规格:适应于 2英寸-12英寸 晶圆或者最大支持 300mmx300mm 样品；退火温度范围 300℃-1300℃；升温速率 ≦100℃/sec(裸片)；温度均匀性 ≦±1%；真空腔体（可选配常压腔体或正压腔体）；冷却方式包括水冷和氮气吹扫；MFC控制，3-5路制程气体。桌上型4英寸快速退火炉RTP设备规格:桌上型小型快速退火炉；适应于 2英寸-4英寸 晶圆或者最大支持 100mmx100mm 样品；退火温度范围 300℃-1200℃；升温速率 ≦100℃/sec(裸片)；温度均匀性 ≦±1%；常压腔体（可选配真空腔体）；冷却方式包括水冷和氮气吹扫；MFC控制，1-4路制程气体。快速退火炉，RTA，RTP，合金炉，RTO，快速退火炉RTP，国产快速退火炉，自主研发，快速退火工艺，半导体设备，芯片退火设备

快速退火炉LRTP-1200，采用红外辐射加热技术，可实现大尺寸样品（4英寸）快速升温和降温，同时搭配超高精度温度控制系统，可达到极佳的温场均匀性，对材料的快速热处理(RTP)、快速退火(RTA)、快速热氧化(RTO)、快速热氮化(RTN)等研究工作起到重要作用。 快速退火炉应用案例l 快速热处理，快速退火，快速热氧化，快速热氮化l 离子注入/接触退火l SiAu, SiAl, SiMo合金化l 太阳能电池片键合l 电阻烧结l 低介电材料热处理l 晶体化，致密化l 其他热工艺需求 快速退火炉产品特点l 可测大尺寸样品 可测单晶片样品的最大尺寸为4英寸（100mm）。l 快速控温与高真空 最高升温速率可达100℃/s，真空度最高可达到10Pa。l 程序设定与气路扩展 最多可创建和存储32个程序、8个PID设定，实现不同温度段的精确测试。最多可扩展至4条工艺气路（MFC），应用不同气氛环境（真空、氮气、氩气、氧气、氢氮混合气体等）。l 全自动智能控制 采用全自动智能控制，包括温度、时间、气体流量、真空、气氛、冷却水等均可实现自动控制。l 超高安全系数 采用炉门安全温度开启保护、温控器开启权限保护以及设备急停安全保护三重安全措施，全方位保障仪器使用安全。 快速退火炉技术参数型号LRTP-1200最高温度1200℃最高升温速率100℃/s最快降温速度200℃/min(1000℃--400℃)控温精度≤0.1℃温场均匀性≤0.5%腔体冷却水冷方式，独立冷却源衬底冷却氮气吹扫工艺气路MFC控制，4路(可选氮气、氩气、氧气、氢氮混合气等)主机尺寸450×625×535，单位mm创新点：1.产品控温精度极高：可达± 0.5℃；2.采用红外加热技术，最高升温速率达150℃/s；3.全方位自动化，首次将真空及气路控制集成在软件中，一键操作方便快捷；4.打破行业内高精退火炉的进口设备长期垄断的局面；快速退火炉 LRTP

前言碳化硅（SiC）是制作半导体器件及材料的理想材料之一，但其在工艺过程中，会不可避免的产生晶格缺陷等问题，而快速退火可以实现金属合金、杂质激活、晶格修复等目的。在近些年飞速发展的化合物半导体、光电子、先进集成电路等细分领域，快速退火发挥着无法取代的作用。01快速退火在化合物半导体上的应用碳化硅（SiC）是由碳元素和硅元素组成的一种化合物半导体材料，具有硬度高、热导率高、热稳定性好等优点，在半导体领域具有广泛的应用前景。由于碳化硅器件的部分工艺需要在高温下完成，这给器件的制造和封测带来了较大的难度。例如，在掺杂步骤中，传统硅基材料可以用扩散的方式完成掺杂，但由于碳化硅扩散温度远高于硅，所以需要采用高温离子注入的方式。而高能量的离子注入会破坏碳化硅材料原本的晶格结构，因此需要采用快速退火工艺修复离子注入带来的晶格损伤，消除或减轻晶体应力和缺陷，提高结晶质量。*退火工艺处理前后对比（图源：网络）02什么是快速退火炉（RTP SYSTEM）快速退火炉是利用卤素红外灯作为热源，通过极快的升温速率，将材料在极短的时间内从室温加热到300℃-1250℃，从而消除材料内部的一些缺陷，改善产品性能。*图源：网络03快速退火炉产品介绍 全自动双腔快速退火炉 RTP-DTS-8是一款全自动双腔快速退火设备，可兼容6-8英寸晶圆Wafer。产品优势✅ 全自动双腔设计，有效提升产能✅ 温度可达1250℃，具有超高温场均匀性✅ 具备稳定的温度重现性✅ 能够满足SIC量产化制程需求半自动快速退火炉RTP-SA-12是在保护气氛下的半自动立式快速退火系统，可兼容4-12英寸晶圆Wafer。产品优势✅ 采用红外卤素灯管加热，冷却采用风冷；✅ 快速PID温控，可控制温度升温，保证良好的重现性和温度均匀性；✅ 采用平行气路进气方式，气体进出口设置在晶圆表面，避免退火过程中冷点产生，保证良好的温度均匀性；✅ 大气与真空处理方式均可选择，实现进气前气体净化处理；✅ 标配两组工艺气体，可扩展至6组工艺气体。桌面型快速退火炉RTP-TABLE-6是一款桌面型快速退火设备，标配三组工艺气体，可兼容6英寸晶圆Wafer。产品优势✅ 红外卤素灯管加热，冷却采用风冷；✅ 采用快速PID温控，可控制温度升温，保证良好的重现性和温度均匀性；✅ 采用平行气路进气方式，气体进出口设置在晶圆表面，避免退火过程中冷点产生，保证良好的温度均匀性；✅ 大气与真空处理方式均可选择，实现进气前气体净化处理。