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半导体设备管路系统简介

作者:汉时梦回秦时月

半导体设备大致可分为前道制造设备以及后道封测设备。

其中,前道制造设备主要包括光刻设备、刻蚀设备、薄膜沉积设备、离子注入设备、清洗设备、机械抛光设备以及扩散设备。而后道封装设备按工艺流程主要分为晶圆减薄机、划片机、贴片机、引线键合机、塑封机及切筋成型机,测试设备主要包括分选机、测试机、探针台。从市场规模来看,前道晶圆制造设备的市场规模占整个设备市场规模的80%以上。

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半导体设备主要分类

而无论是哪种半导体设备,其主要工艺环境基本含有真空或超高真空、加热或烘烤、工艺气体氛围、主要零部件水冷、高洁净阀门智能控制等要求。

因此本文先介绍一下半导体设备的管路系统:

半导体设备管路系统简介

半导体设备管路系统简介

首先介绍半导体设备的气路系统:气路系统主要包含进气系统和排气系统。

其中进气系统包括输送进工艺腔室的H2、O2、SiH₄等,以及充气和吹扫用的氮气或气体惰性气体。

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设备工艺气体大体流程

排气系统主要功能是安全地将工艺过程中产生的工艺废气,如汞蒸汽、氢气、水、氧气等,排出设备,同时保证尾气通道的密闭性。排气系统一般包含有尾气阀、冷阱、双鼓泡瓶等。

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设备尾气排放

设备高洁净阀门动力气体一般采用Air、N2等,结合电磁阀组合管道进行智能控制

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设备动力驱动阀岛

半导体设备中真空获得以及工艺加热都会涉及到水冷;

1.真空获得过程中,高真空泵(如分子泵)则需要进行水冷;

2.工艺加热过程中,炉门或者反应腔室(不锈钢)需要进行水冷;

3.工艺过程(石英反应管)辅助风冷以及密集电气板可用到水冷。

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设备水冷原理图

设备进水管道按要求可分为直接外围进水和冷水机二次冷却进水

对降温速率没有特殊要求(炉门、分子泵、电气板等)直接用外围自来水冷却即可:

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普通冷却水管路

对于需要精确控温的核心部件,需用到冷水机:

水冷机也称冷水机,是一种可以提供恒温、恒流、恒压的冷却水设备,水冷机分为风冷式冷水机和水式冷水机两种;

水冷机分为独立式水冷机和浸入式水冷机大系列。独立式水冷机自配水泵,可独立于工作主机的水箱,通过进/出水管与水箱相连。侵入式水冷机则不配水泵,需将其安装与工作主机的水箱上方,水冷机下方的铜管浸入水箱的水中。

水冷机的主要功能是将工作主机内的水液冷却,使其保持在一定温度之内。

水冷机主要由制冷系统、水路系统和控制系统组成。制冷系统由一套或二套相互独立的压缩机制冷系统组成,每套压缩机制冷系统包括压缩机、冷凝器、冷凝风机、热力膨胀阀、板式换热器和制冷剂管路。

水冷机采用R22强制冷方式,内有独立的循环水泵,可将水冷机外水箱中的水液吸出送至水冷机中的制冷系统中的板式换热器进行冷却,然后再送回水箱不断循环流动。

LSD水冷机设有高/低压力保护,水泵/压缩机/过载保护及短路保护/电源相序/缺相保护,压缩机启动延时保护等,另外可根据使用需要增加配置水过滤器,压力继电器,水流量开关或水温过高保护。

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冷水机接管图

对于超高精密控温要求的(控温精度0.01℃)的,需要用到恒温控制器,目前SMC有可选产品,国产恒温控制器控温精度尚无法达到;

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高精度恒温控制器

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