Kompletter Leitfaden zu Quarzkomponenten in Diffusionsofensystemen

Ein horizontaler Diffusionsofen enthält typischerweise sechs bis zwölf einzelne Quarzkomponenten. Jede erfüllt eine bestimmte Funktion und hat eigene Material- und Austauschanforderungen. Dieser Beitrag beschreibt die wichtigsten Komponenten eines Standard-Systems und zeigt, worauf bei der Spezifikation zu achten ist.

Überblick über das Diffusionsofensystem

Ein horizontaler Diffusionsofen besteht aus einem widerstandsbeheizten Rohrsystem mit einem Quarz-Prozessrohr, in das die Wafer in Booten eingebracht werden. Prozessgase strömen durch das Rohr über den Waferstapel. Der typische Quarz-Komponentensatz umfasst:

Außenrohr (Liner-Rohr)
Innenrohr (Prozessrohr)
Waferboot
Quellrohr oder Gasinjektor
Gasverteil-Baffle
Schubstange
Bootständer / Sockel
Endflansche (teilweise ebenfalls aus Quarz)

Komponente 1: Außenrohr (Liner-Rohr)

Funktion: Trennt das innere Prozessrohr von den Heizelementen und reduziert Kontamination aus der Ofenauskleidung. Das Außenrohr kann als Verschleißteil ersetzt werden, ohne das teurere Innenrohr auszutauschen.

Material: Natürliches Quarzglas Güte 1 oder opakes Quarzglas Güte 3

Wichtige Spezifikationen:

Außendurchmesser: angepasst an den Innendurchmesser des Ofenrohrs mit 2-5 mm radialem Spiel
Wandstärke: 2-4 mm
Länge: Prozesszonenlänge + 100-200 mm
Durchbiegung: unter 2 mm pro 1000 mm

Austauschintervall: 12-24 Monate

Komponente 2: Innenrohr (Prozessrohr)

Funktion: Primäre Reaktionskammer. Das Material dieses Rohrs beeinflusst direkt das Kontaminationsniveau auf den Wafern.

Material: Güte 1 für Standard-Diffusion oder Güte 2 synthetische Kieselsäure für CVD, Gateoxid und fortgeschrittene Prozesse

Wichtige Spezifikationen:

Außendurchmesser / Innendurchmesser Toleranz: ±0,5 mm / ±0,3 mm
Wandstärkengleichmäßigkeit: ±0,3 mm
Durchbiegung: unter 1 mm pro 1000 mm
Innenoberfläche: Ra ≤ 1,6 um
He-Leckrate (mit Flansch): unter 1×10^-9 mbar·L/s

Austauschintervall: 6-18 Monate je nach Chemie und Temperatur

Komponente 3: Waferboot

Funktion: Hält die Wafer während des thermischen Prozesses in definiertem Abstand. Die Geometrie bestimmt die Wafer-zu-Wafer-Abstände und damit die Gleichmäßigkeit des Prozesses.

Material: Güte 1 oder Güte 2 für hochreine Anwendungen

Wichtige Spezifikationen:

Slot-Pitch: 4,76 mm / 6,35 mm / 7,62 mm / 9,52 mm für 4”/6”/8”/12”
Pitch-Toleranz: ±0,1 mm oder ±0,2 mm
Slot-Breite: Waferdicke + 0,15-0,3 mm Spiel
Sitzwinkel: 88° ± 0,5°

Austauschintervall: 3-12 Monate

Komponente 4: Gasinjektor / Quellrohr

Funktion: Verteilt Prozessgase wie O2, N2, Cl2 oder POCl3 entlang des Waferstapels, um eine gleichmäßige Gasexposition sicherzustellen.

Material: Güte 1 oder Güte 2 bei hohen Anforderungen an Gasreinheit

Wichtige Spezifikationen:

Lochdurchmesser: 0,3-2 mm
Positioniergenauigkeit der Bohrungen: ±0,02 mm
Rohr-Außendurchmesser: 6-25 mm
He-Leckrate an Endfittings: unter 1×10^-9 mbar·L/s

Austauschintervall: 6-24 Monate

Komponente 5: Gasverteil-Baffle

Funktion: Konditioniert das in die Prozesszone eintretende Gas und verhindert, dass kaltes Gas direkt auf die Wafer am Ofeneingang trifft.

Material: Güte 1 (transparent) oder Güte 3 (opak, zusätzlich thermisch abschirmend)

Wichtige Spezifikationen:

Außendurchmesser: Rohr-ID minus 1-3 mm
Zentrale Öffnung: 20-40% der Querschnittsfläche
Ebenheit: unter 0,2 mm
Rechtwinkligkeit: unter 0,2 mm

Austauschintervall: 12-36 Monate

Komponente 6: Schubstange

Funktion: Mechanisches Hilfsmittel zum Ein- und Ausfahren des Waferboots in das Prozessrohr.

Material: Natürliches Quarzglas Güte 1

Wichtige Spezifikationen:

Außendurchmesser: 10-25 mm
Geradheit: unter 2 mm pro 1000 mm
Länge: Ofenrohrlänge + 200-400 mm Griffverlängerung

Austauschintervall: 12-36 Monate

Welche Angaben für Ersatzteile nötig sind

Für eine schnelle Ersatzteilanfrage empfehlen wir folgende Angaben:

Ofenhersteller und Modell: Wir pflegen Standardmaßdaten nach OEM-Modell
Wafergröße: bestimmt Boot-Pitch und Rohrdurchmesser
Prozesschemie: Grundlage für die Auswahl zwischen Güte 1 und Güte 2
Ist-Maße der vorhandenen Komponente: Außendurchmesser, Innendurchmesser, Wandstärke und Länge

In der Regel erstellen wir innerhalb von 24 Stunden ein Angebot. Standardkomponenten können meist innerhalb von 5-10 Arbeitstagen geliefert werden.

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