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半導體裝置管路系統簡介

作者:漢時夢回秦時月

半導體裝置大緻可分為前道制造裝置以及後道封測裝置。

其中,前道制造裝置主要包括光刻裝置、刻蝕裝置、薄膜沉積裝置、離子注入裝置、清洗裝置、機械抛光裝置以及擴散裝置。而後道封裝裝置按工藝流程主要分為晶圓減薄機、劃片機、貼片機、引線鍵合機、塑封機及切筋成型機,測試裝置主要包括分選機、測試機、探針台。從市場規模來看,前道晶圓制造裝置的市場規模占整個裝置市場規模的80%以上。

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半導體裝置主要分類

而無論是哪種半導體裝置,其主要工藝環境基本含有真空或超高真空、加熱或烘烤、工藝氣體氛圍、主要零部件水冷、高潔淨閥門智能控制等要求。

是以本文先介紹一下半導體裝置的管路系統:

半導體裝置管路系統簡介

半導體裝置管路系統簡介

首先介紹半導體裝置的氣路系統:氣路系統主要包含進氣系統和排氣系統。

其中進氣系統包括輸送進工藝腔室的H2、O2、SiH₄等,以及充氣和吹掃用的氮氣或氣體惰性氣體。

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裝置工藝氣體大體流程

排氣系統主要功能是安全地将工藝過程中産生的工藝廢氣,如汞蒸汽、氫氣、水、氧氣等,排出裝置,同時保證尾氣通道的密閉性。排氣系統一般包含有尾氣閥、冷阱、雙鼓泡瓶等。

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裝置尾氣排放

裝置高潔淨閥門動力氣體一般采用Air、N2等,結合電磁閥組合管道進行智能控制

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裝置動力驅動閥島

半導體裝置中真空獲得以及工藝加熱都會涉及到水冷;

1.真空獲得過程中,高真空泵(如分子泵)則需要進行水冷;

2.工藝加熱過程中,爐門或者反應腔室(不鏽鋼)需要進行水冷;

3.工藝過程(石英反應管)輔助風冷以及密集電氣闆可用到水冷。

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裝置水冷原理圖

裝置進水管道按要求可分為直接外圍進水和冷水機二次冷卻進水

對降溫速率沒有特殊要求(爐門、分子泵、電氣闆等)直接用外圍自來水冷卻即可:

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普通冷卻水管路

對于需要精确控溫的核心部件,需用到冷水機:

水冷機也稱冷水機,是一種可以提供恒溫、恒流、恒壓的冷卻水裝置,水冷機分為風冷式冷水機和水式冷水機兩種;

水冷機分為獨立式水冷機和浸入式水冷機大系列。獨立式水冷機自配水泵,可獨立于工作主機的水箱,通過進/出水管與水箱相連。侵入式水冷機則不配水泵,需将其安裝與工作主機的水箱上方,水冷機下方的銅管浸入水箱的水中。

水冷機的主要功能是将工作主機内的水液冷卻,使其保持在一定溫度之内。

水冷機主要由制冷系統、水路系統和控制系統組成。制冷系統由一套或二套互相獨立的壓縮機制冷系統組成,每套壓縮機制冷系統包括壓縮機、冷凝器、冷凝風機、熱力膨脹閥、闆式換熱器和制冷劑管路。

水冷機采用R22強制冷方式,内有獨立的循環水泵,可将水冷機外水箱中的水液吸出送至水冷機中的制冷系統中的闆式換熱器進行冷卻,然後再送回水箱不斷循環流動。

LSD水冷機設有高/低壓力保護,水泵/壓縮機/過載保護及短路保護/電源相序/缺相保護,壓縮機啟動延時保護等,另外可根據使用需要增加配置水過濾器,壓力繼電器,水流量開關或水溫過高保護。

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冷水機接管圖

對于超高精密控溫要求的(控溫精度0.01℃)的,需要用到恒溫控制器,目前SMC有可選産品,國産恒溫控制器控溫精度尚無法達到;

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高精度恒溫控制器

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