一种快速合金退火炉的控温方法技术

本发明专利技术公开了一种快速合金退火炉的控温方法，属于半导体器件制造技术领域。一种快速合金退火炉的控温方法，所述退火炉的加热腔内设有上层卤素灯管和下层卤素灯管；所述上层卤素灯管和下层卤素灯管之间设有用于给晶片间接热传导的导热盒；所述上层卤素灯管和下层卤素灯管内均设有若干间隔平行设置的卤素灯管；所述上层卤素灯管内的卤素灯管与所述下层卤素灯管内的卤素灯管垂直设置；将所述上层卤素灯管和下层卤素灯管分别划分成若干控温区域；每个控温区域由一个单独的加热电源控制，通过调节每个控温区域的电源输出占空比调节输出电压，控制每个控温区域加热功率的高低，通过PID控制来实现快慢速升降温。PID控制来实现快慢速升降温。PID控制来实现快慢速升降温。

【技术实现步骤摘要】
一种快速合金退火炉的控温方法


[0001]本专利技术涉及半导体器件制造领域
，具体是一种快速合金退火炉的控温方法。

技术介绍

[0002]化合物半导体制造中会有高温合金与热退火处理两种工艺，将待处理的砷化镓或者氮化镓的晶片放置到石墨镀碳化硅导热盒中进行加热，实际晶片的加热温度需求可以达到20℃/秒，温度控制精度达
±
1℃，温度均匀性达1％；退火炉中传统的灯管分布区域及交流加热不可避免的0相位不加热的问题，导致加热精度差，无法满足日益增长的工艺对设备的高要求。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：针对现有退火炉中0相位不加热，导致加热精度差，无法满足日益增长的工艺对设备的高要求的问题，提供一种快速合金退火炉的控温方法。
[0004]
技术实现思路
：一种快速合金退火炉的控温方法，所述退火炉的加热腔内设有上层卤素灯管和下层卤素灯管；所述上层卤素灯管和下层卤素灯管之间设有用于给晶片间接热传导的导热盒；所述上层卤素灯管和下层卤素灯管内均设有若干间隔平行设置的卤素灯管；所述上层卤素灯管内的卤素灯管与所述下层卤素灯管内的卤素灯管垂直设置；将所述上层卤素灯管和下层卤素灯管分别划分成若干控温区域；每个控温区域由一个单独的加热电源控制，通过调节每个控温区域的电源输出占空比调节输出电压，控制每个控温区域加热功率的高低，通过PID控制来实现快慢速升降温。
[0005]进一步的，所述上层卤素灯管和下层卤素灯管内的卤素灯管的功率相同。
[0006]进一步的，所述上层卤素灯管和下层卤素灯管均包含14根卤素灯管；
[0007]所述下层卤素灯管内，两侧边缘的各一根共2根卤素灯管组成第一控温区域，中间6根卤素灯管组成第二控温区域，剩余6根卤素灯管组成第三控温区域；
[0008]所述上层卤素灯管内，两侧边缘的各一根共2根卤素灯管组成第四控温区域，中间6根卤素灯管组成第六控温区域，剩余6根卤素灯管组成第五控温区域。
[0009]进一步的，所述导热盒的材料为石墨镀碳化硅或者热解碳。
[0010]进一步的，所述导热盒的材料为石墨镀碳化硅时，所述导热盒内外表面均设有氮化硅涂层，所述氮化硅涂层的厚度为50
‑
100um。
[0011]有益效果：
[0012]1)本专利技术将现有技术中将上层和下层卤素灯管内的灯管排布改成垂直交叉排布，每14根灯管分成3个区域，由于灯管分布对称，垂直的灯管分布又可以校正晶片四周与中间区域的温度。
[0013]2)其次通过调节输出电源的占空比可以控制每组电源的输出功率，矩形波的输出形式可以避免传统正弦波交流电相位电流不均匀与零位造成的控制精度不准确的问题。
[0014]3)本专利技术通过单独的电源控制解决了灯管控制数量分布的问题，灯管可以是任意数量组合，可以根据需求划分控温区域。
附图说明
[0015]图1为本专利技术中卤素灯管分布示意图；
[0016]图2为本专利技术中加热电源输出波形图。
具体实施方式
[0017]下面通过附图对本专利技术技术方案进行详细说明，但是本专利技术的保护范围不局限于实施例。
[0018]一种快速合金退火炉的控温方法，所述退火炉的加热腔内设有上层卤素灯管和下层卤素灯管；所述上层卤素灯管和下层卤素灯管之间设有用于给晶片间接热传导的导热盒；所述导热盒的材料为石墨镀碳化硅。所述导热盒的内外表面均设有氮化硅涂层，所述氮化硅涂层的厚度为50
‑
100um。
[0019]如图1所示，所述上层卤素灯管和下层卤素灯管内均设有若干间隔平行设置的卤素灯管；所述上层卤素灯管内的卤素灯管与所述下层卤素灯管内的卤素灯管垂直设置；所述上层卤素灯管和下层卤素灯管内的卤素灯管的功率相同；所述上层卤素灯管和下层卤素灯管均包含14根卤素灯管；所述下层卤素灯管内，两侧边缘的各一根共2根卤素灯管组成第一控温区域，中间6根卤素灯管组成第二控温区域，剩余6根卤素灯管组成第三控温区域；所述上层卤素灯管内，两侧边缘的各一根共2根卤素灯管组成第四控温区域，中间6根卤素灯管组成第六控温区域，剩余6根卤素灯管组成第五控温区域。
[0020]卤素灯管的功率的大小取决于工艺温度的高低，但正常工作电压值为380V；当工艺温度为800℃以内的时候，卤素灯管的参数电压380V，功率1.5KW，当工艺温度1200℃时，卤素灯管的参数电压380V，功率为6KW；
[0021]每个控温区域由一个单独的加热电源来控制，通过调节每个控温区域的电源输出占空比调节输出电压，控制每个控温区域加热功率的高低；通过PID控制来实现快慢速升降温，实现温度均匀性，降低加热精度差。
[0022]正常控制硬件波形图如图2所示：
[0023]图2中A图为50％占空比的电源输出的波形图，实际获得的有效电压值为V0的1/2；而图2中B为75％占空比电源输出的波形图，其实际获得的有效电压值为V0的3/4；而图2中C为25％占空比电源输出的波形图，其实际获得的有效电压值为V0的1/4。通常为了保护电路与机器硬件，一般给与的占空比要小于90％。
[0024]在工艺调试中，当某一个区域的温度偏低，需要加强输出功率，需要提高电源输出的占空比便可，理论上相同负载的情况下75％占空比电源输出功率为25％占空比电源输出功率的9倍。这样就可以轻松实现不同区域的功率输出补偿，来实现温场的均匀性。
[0025]本专利技术将现有技术中将上层和下层卤素灯管内的灯管排布改成垂直交叉排布，每14根灯管分成3个区域，由于灯管分布对称，垂直的灯管分布又可以校正晶片四周与中间区域的温度。其次通过调节输出电源的占空比我们可以控制每组电源的输出功率，矩形波的输出形式可以避免传统正弦波交流电相位电流不均匀与零位造成的控制精度不准确的问
题。本专利技术通过单独的电源控制解决了灯管控制数量分布的问题，灯管可以是任意数量组合，可以根据需求划分控温区域。
[0026]如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本专利技术，但其不得解释为对本专利技术自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本专利技术的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速合金退火炉的控温方法，其特征在于，所述退火炉的加热腔内设有上层卤素灯管和下层卤素灯管；所述上层卤素灯管和下层卤素灯管之间设有用于给晶片间接热传导的导热盒；所述上层卤素灯管和下层卤素灯管内均设有若干间隔平行设置的卤素灯管；所述上层卤素灯管内的卤素灯管与所述下层卤素灯管内的卤素灯管垂直设置；将所述上层卤素灯管和下层卤素灯管分别划分成若干控温区域；每个控温区域由一个单独的加热电源控制，通过调节每个控温区域的电源输出占空比调节输出电压，控制每个控温区域加热功率的高低，通过PID控制来实现快慢速升降温。2.根据权利要求1所述的一种快速合金退火炉的控温方法，其特征在于，所述上层卤素灯管和下层卤素灯管内的卤素灯管的功率相同。3.根据权利要求1所述的一种快速合金退火炉...

【专利技术属性】
技术研发人员：方明江，蔡成振，
申请(专利权)人：无锡诚承电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：