MWLUM扩散炉使用说明书.pdf

中 国电子科技集团公司第四十八研究所 M5111-4W/UM 系列高温扩散/氧化系统 使 用 说 明 书 中国电子科技集团公司第四十八研究所 2007 年 2 月 中国 电子科技集团公司第四十八研究所 １目 录 1．概述 ···························· （2） 1．1 产品特点 ·························· （2） 1．2 主要用途及适用范围 ···················· （2） 1．3 品种、规格 ························ （2） 1．4 型号的组成及其代表意义 ················· （3） 1．5 使用环境要求 ······················· （3） 1．6 工作条件要求 ······················· （4） 2．结构特征与工作原理 ··················· （4） 2．1 总体结构 ·························· （4） 2．2 分部件结构 ························ （5） 2．3 系统控制原理 ······················· （8） 2．4 系统各主要单元功能结构及工作原理 ············ （8） 3．主要性能指标 ·······················（11） 4．尺寸、重量 ························（12） 5．安装、调试 ························（12） 5．1 安装条件 ··························（12） 5．2 安装程序及注意事项 ····················（12） 5．3 调试程序及注意事项 ····················（13） 5．4 SiC 桨及石英炉门的装调 ·················（14） 5．5 调试恒温区的方法及验收判据 ···············（16） 5．6 工艺试运行 ························（16） 6．使用、操作 ························（17） 6．1 温控仪的使用 ·······················（17） 6．2 恒温槽的操作使用 ·····················（18） 6．3 计算机的操作使用 ·····················（18） 6．4 操作过程中应注意事项 ···················（19） 7．常见故障分析与排除 ···················（20） 8．安全 ····························（21） 中国 电子科技集团公司第四十八研究所 21．概述 1.1 产品特点 本设备加热部分选用进口炉丝以及耐高温保温 材料，炉体使用寿命长，保温性能好。

送片系统采用丝杠、导轨副及 SiC 桨悬臂式推拉舟结构，可确保进出舟运行平稳，同时能有效地防止因磨擦而产生的粉尘污染温控 部分选用带有自整定 PID调节系统、0.1 级精度以及具有多项保护功能的进口高档温控仪，因而控温精度高，温度稳定性好，升、降温响应速度快，同时可 与计算机通讯实现升降温速率自动控制气路部分的关键件均采用进口件，并具有 完善的安全保护措施，可靠性好整机由计算机控制，各部分软、硬件连锁；操作 部分采用先进的触摸屏技术，工艺参数的设置及运行均可在触摸屏上直接进行；自动化程度高、操作简便、可靠性好 1.2 主要用途及适用范围 本设备主要用于 8 英寸硅片以下太阳能器件制造中的扩散、氧化工艺；也可用于半导体器件制造中的扩散、氧化、退火及合 金工艺，同时还适用于对其他材料的特殊温度处理 1.3 品种、规格 我所研制的扩散/氧化系统有如下多种规格： １）程控高温扩散/氧化系统 M5112-1 M5112-2 M5112-3 M5112-4 M5113-1 M5113-2 M5113-3 M5113-4 ２）微控高温扩散/氧化系统 M5112-1W M5112-2W M5112-3W M5112-4W M5113-1W M5113-2W M5113-3W M5113-4W ３）配以悬臂式推舟机构 M5112-1H M5112-2H M5112-3H M5112-4H M5113-1H M5113-2H M5113-3H M5113-4H ４）配一管内燃式氢氧合成氧化工艺 M5112-1A M5112-2A M5112-3A M5112-4A M5113-1A M5113-2A M5113-3A M5113-4A ５）配一管外燃式氢氧合成氧化工艺 M5112-1B M5112-2B M5112-3B M5112-4B M5113-1B M5113-2B M5113-3B M5113-4B 中国 电子科技集团公司第四十八研究所 ６) 双温区扩散(外延)系统 M5112-1S M5112-2S M5112-3S M5112-4S M5113-1S M5113-2S M5113-3S M5113-4S 1.4 型号的组成及其代表意义 1.4.1 型号组成 M 5 1 11 — 4 LW / UM型 所企业代号（中国电子科技集团公司第 48 所） 特点代号 设计顺序号 主参数（1100℃） 品种代号（扩散设备） 形式代号（掺杂设备） 3类别代号（表面处理和薄膜淀积设备） 1.4.2 代号意义 M 薄膜淀积设备 5 掺杂设备 1 扩散掺杂设备 11 主参数，最高使用温度 1100℃ 1 炉膛有效内径φ150mm，适用于 3〞硅片工艺 2 炉膛有效内径φ180mm，适用于 4〞硅片工艺 3 炉膛有效内径φ250mm，适用于 6〞硅片工艺 4 炉膛有效内径φ300mm，适用于 8〞硅片工艺 W 微控 LW 大口径微控 H 悬臂舟 A 内燃式 B 外燃式 S 双温区 1.5 使用环境要求 1.5.1 环境温度 5～40℃。

1.5.2 相对湿度＜75％ 1.5.3 海拔不超过 2500m 1.5.4 电网电压波动不超过额定值±10% 1.5.5 环境洁净度不劣于：1000 级 中国 电子科技集团公司第四十八研究所 1.5.6 有良好的抽风排毒系统，每管抽风量 3000～5000L/min 1.5.7 无高频及较强的磁场干扰 1.6 工作条件要求 1.6.1 供电：3Ф＋中线+地线，50HZ；单台(4 管)总功率≤200KVA 1.6.2 供水：3／4〞管供自来水，水压 0.1～0.2MPa ，冷却用；去离子水，清洗及工艺用 1.6.3 供气： N2、 O2 、 HCl、压缩空气，进气压力 0.4～0.6 Mpa，工艺气体纯度 99.99﹪ 1.6.4 气源柜、废气室、净化台及炉体柜顶部均应接入排 毒、排气管道 1.6.5 设备应接入专用接地线，接地电阻≤3 Ω 2．结构特征与工作原理 2.1 总体结构 总体结构分为四大部分，见系统配置图 1，从右到左为：控制部分、推舟净化部分、电阻加热炉部分、气源部分 图 1 4 中国 电子科技集团公司第四十八研究所 2.2 分部件结构 2.2.1 控制部分 整个控制柜分为五层，计算机控制部分分上层、中上层、中下层及下层四个独立部分，每层控制对应层的推舟、炉温及气路部分，是扩散/氧化系统的控制中心。

在每层相应的前面板上，左侧分布有工业 级一体化的 15″触摸显示器，右侧分布有报警器、状态指示灯以及控制开关、急 停开关等在控制柜的后面板，每层放置有工控计算机(IPC610P)一台、外置控制板卡二块（16024D-A 固态继电器载板） ，工控机的下方安装有 FB400 控温温控仪五个以及保护温控仪 RKC-CH402 三个，分别对应控制和保护炉体的左、中、右五段温度 用钥匙可以打开工控机控制面板，在工控机控制面板上，分布有电源开关、软驱插口、电源指示灯(POWER)、硬盘指示灯（H.D.D） 、KB-LK 指示灯、复位(RESET)按键、键盘锁（KB-LOCK）按键每层机箱输出端口与对应的控制线路都已经连接就绪，并 有相应的标号提示在电控柜的顶部设置有组合式信号灯，用以对每管设备的运行 情况进行监视，当系统出现异常时信号灯发出声光报警 不可带电拔插工控机的接口插头，更不可有随意改换连接如非专业人员及检查、维修需要，不可打开工控机的盖板 工控机控制框图见图 2 5恒温槽 工控机 232/485温度控制 触发器 加热炉 PCL-726 固态继电器板电机限位 步进电机 质量流量控制 电磁阀 步进电机驱动功率部件 断水报警源瓶压力 检测PCL-812PG PC 控制总线 触摸显示器图 2 中国 电子科技集团公司第四十八研究所 在控制柜的底层，安装有四管控制系统的推舟控制装置、保护电路、电路转接控制板及各层的开关、保险等, 前盖 板上装有三相电源指示灯及照明、净化、抽风开关等。

该柜内有 220V 的交流电，也有 15V、5V 直流电和控制信号线，检修时请注意区分及安全，谨防接错和短路 2.2.2 推舟净化部分 推舟净化柜的顶部装有照明灯；正面是水平层流的高效过滤器及四层推舟的丝杠、导轨副传动系统及 SiC 悬臂桨座，丝杠的一端安装有驱动步进电机，导轨的两端是限位开关和极限保护开关（装在上面的是限位开关，装在下面的极限开关） 靠近炉口的净化柜顶部设有漏斗状的抽气罩，与外接抽风系统连接后，用来排掉出舟时散发的大量高温有毒气体 在柜子的下部装有控制电路转接板及净化用风机 1、推舟净化柜内有 380V 交流电，请注意安全！ 2、装配和使用过程中请注意始终保持限位开关先于极限开关接通 2.2.3 电阻加热炉部分 电阻加热炉柜共有六层顶层配置有水冷散热器及排热风扇，废气室顶部设有抽风口，与外接负压抽风管道连接后，可将工艺过程残余的废气带走 中间部分分四层放置四个炉管，每层由四个坡面支架托起并固定住炉管，其位置在安装时已经与推舟送片机构——丝杠、导轨 副调好对中，因此切不可轻易挪动炉管上从左至右分别有六个接线端子，请务必 根据接线端子及线头上的标号对应连接，连接时，请使线与炉管外壁保持一定的距 离，以防电缆因过热而短路。

在炉管外壁的中部，可以看到有五个热电偶接线座， 中间三个的座内各接有两支热电偶，热偶Ⅰ用来控温，热偶Ⅱ为超温保护热电偶控温热电偶从左至右分别用红(+)、绿(-)两根补偿导线对应连接控制柜上对应层的左附控、控Ⅰ、控Ⅱ、控Ⅲ、右附控温控仪，保护热电偶则连接到控制柜对应层的保Ⅰ、保Ⅱ、保Ⅲ温度保护仪 热电偶插在座子里，由两个螺钉固定，请不要 随意调动它们，因为热电偶的位置对温度控制精度及炉温的稳定性至关重要 每管炉体的右侧设置有废气室，以排放工艺过程中产生的有毒有害气体 炉柜的底层安装有四管加热炉的功率部。