2. 3.3. Элементы диффузионной системы

Диффузионная система, например, печи СДО-125/3-12 предназначена для проведения прецизионных технологических процессов диффузии, окисления в потоке парогазовой смеси мето­дом открытой трубы. Система включает в себя трехтрубную элек­тропечь и сервисное оборудование: систему автоматической за­грузки и выгрузки изделий, устройство газораспределения, изме­рительный стенд для периодической настройки и проверки темпе­ратурного профиля печи. Рассмотрим кратко некоторые элементы диффузионной системы.

Автоматические загрузчики. С увеличением диаметра обраба­тываемых пластин (100 мм и выше) возрастает радиальный градиент температуры, которой при критическом значении приводит к возникновению термоупругих напряжений в подложках и разрушению последних. Особенно такие явления возникают в периоды загрузки-выгрузки лодочки с пластинами в диффузионную печь. Возникла необходимость организации операций загрузки-выгрузки и введения в состав диффузионного комплекса системы автоматической загрузки-выгрузки подложек в печь.

Автоматические загрузчики выполняют следующие функции:

- введение пластин в диффузионную печь с регули­руемой скоростью (100—200 мм/мин);

- покачивание подложкодержателя (лодочки) в высокотемпера­турной зоне (ориентировочно 2,5 мм/мин при размахе 20 мм);

- выгрузка пластин из высокотемпературной зоны с определен­ной скоростью (25—100 мм/мин).

С целью исключения привнесенной дефектности шток толкателя автоматическо­го загрузчика изготавливаю из высокочистого кварца. Использование автоматических загрузчиков привело к значительному снижению брака диффузионных процессов, повышению воспроизводимости электрофизических параметров диффузионных структур..

Автоматические загрузчики размещаются в обеспыленных бок­сах,, устанавливаемых на входе диффузионных печей, что способствует удовлетворению требований полупроводниковой гигиены.

Газовый шкаф. Для формирования, контроля и управления технологическими (парогазовыми) средами, регламентируемыми диффузионно-окислительными процессами, в состав диффузионных систем входят газораспределительные устройства. Устройства обеспечивает поочередное проведение основных технологических операций:

- окисление кремниевых пластин;

- насыщение поверхностного слоя легирующими примесями;

- проведение диффузии примесей в глубь пластин

Газовые системы диффузионных печей компонуются в модули, встраиваемые в оборудование. Если печь содержит несколько ре­акторов, то модули объединяют в общий шкаф для удобства их обслуживания. При создании модулей в основном используют уни­фицированные и типовые элементы.

На рис. 18 приведены типичные схемы газораспределения диф­фузионно-окислительных систем.

Магистраль инертного газа (газа-носителя) служит для транспорта технологических газов, в том числе и диффузантов, в рабочую камеру электропечи. При формировании парогазовой смеси с использованием жидкофазного источника диффузии газовая магистраль имеет подогрев (рис. 14, а). В газовых системах используются различные запроно-регулирующие и контрольно-управляющие системы и устройства, конструкция которых постоянно совершенствуется и изменяется (см. , например, рис. 14)

Рис. 18. Схемы газораспределения дииузионно-окислительных систем:

а – при легированнии из жидкой фазы; б – при легировании из газовой фазы; в – при проведении процессов окисления

Кр – краны с ручным управлением; A – фильтры; РД – регуляторы давления; ИП – измерительные приборы; Кл – клапаны с пневмоэлектрическим управлением; Ис – источник диффузанта; ↔ - трубопроводы с обогревом