淬火炉

为了解中国科学仪器的市场情况和应用情况，同时将好的检测机构及其优势检测项目推荐给广大用户，“仪器信息网”与“我要测”自2008年6月1日开始，对不同领域具有代表性的实验室进行了走访参观。近日，“我要测”工作人员参观访问了北京科技大学分析检验中心。　　北京科技大学分析检验中心实验测试中心　　北京科技大学分析检验中心(以下简称“中心”) 是北京科技大学唯一面向社会全面开展分析检验服务的窗口，由“北京科大分析检验中心有限公司”负责中心的建设和运营。中心于2008年完成了实验室认可(CNAS)和计量认证(CMA)，成为独立的第三方商业化实验室。　　北京科技大学分析检验中心　　中心资质　　中心办公室位于北京科技大学的材料测试楼。此次我们参观中心时，中心正在紧张进行着“首届全国大学生金相技能大赛”的筹备工作和组织兄弟院校师生的参观，我要测到访人员仍然得到了中心常务副主任兼北京科大分析检验中心有限公司常务副总经理刘亚东先生、中心张老师的热情接待。　　中心建设发展历程　　在共享科技资源，为社会提供服务这方面，各高校都拥有各自的优势和特色，但在实际开发运营中，常常面临着同样的问题，如资源分散在各院系和多个实验室，内部的科研教学任务和对外部的服务不易协调等。而北京科大分析检验中心有限公司则是高校科技资源市场化运营的先行者，也是高校实验室资源建设、开发和整合的领先者，比较好的解决了这些问题。很多成功的经验，也许可供其他院校实验室和机构借鉴。　　据刘亚东先生介绍，2004年首都科技条件平台建设启动，提出要建立科技资源开放服务体系，高校及科研院所采取科技资源整体开放模式时，北京科技大学就是最早的三个创新试点单位之一(高校、企业、转制科研院所各一)，在促进高校和科研机构的资源开放，探索高校科技资源、检测资源、设备和技术资源开发利用道路的过程中，北京科技大学逐渐确定了“市场化运作，公司化运营”的方向，并于2005年12月8日，成立了北京科大分析检验中心有限公司。2007年8月，北京市科学技术委员会前来调研平台建设情况，给予了高度评价。随着北科大模式得到广泛认可，2009年首都科技条件平台研发基地建设启动时，参考采用了北科大探索出的不少成功经验和模式。　　经过7年的开发和建设，中心逐渐完成了各种资源的集中和整合：集中了学校的仪器设备资源，尤其是通用检测设备，由中心实行专人、专业化的管理维护。实验室和测试设备也集中到了主楼、材料测试楼为主的实验场所，方便工作的开展。人员方面，除了协调安排科研教学岗位的师资力量，中心还逐渐建立了一支以管理仪器设备和分析测试工作为主要任务的实验教师团队，均为专精分析检测工作的工程师和高级工程师，包括一些经验和技术丰富的教授级高级工程师，除此之外，还有不少退休的专家学者作为后备力量，技术实力相当可观。　　在开发整合的同时，中心也认识到在高校原有体制下效率较之独立第三方检测机构是比较低的，因此不断扫清沟通障碍和优化管理，提高反应速度和服务效率。　　目前，中心已拥有各类仪器设备1500多台套，能够提供以“材料制备、化学性能测试、物理性能测试、力学性能测试、组织结构分析、金相及热处理”六大体系为主的分析测试服务。中心在不断提高分析检测技术水平的同时，也依托高校首个科学中心：北京科技大学国家材料服役安全科学中心进行测试装置与设备的开发，其中包括国家重大仪器专项项目“极端特殊环境下材料及构件试验评价科学装置研制与应用”中的部分项目，如衍生测试装置与数据库等的研发任务。　　中心仪器设备　　在先前的金相技能大赛报道(详细报道)中，我们提及过一点北科大在显微镜科研应用方面的历史，而目前，中心有十余台电子显微镜用于科研教学和分析测试工作，并保持着良好和稳定的状态，主要用于材料的成分、组织、结构的分析等。　　蔡司EVO 18 扫描电子显微镜　　FEI Tecnai G2 F30透射电子显微镜　　LEO 1450 电子显微镜及HKL Channel4背散射电子衍射分析系统　　蔡司Ultra 55扫描电子显微镜　　PPMS材料综合物性测量系统　　国内比较少见的量子设计(Quantum Design)公司PPMS材料综合物性测量系统，能够在1.9k～400k温度范围和0～±9Tesla的磁场下进行多种材料物性测试，能够在变温度、变磁场、连续低温下测试材料的直流电阻、交流电阻、Hall效应、I-V特性、临界电流、DC磁化强度、AC磁化率、比热、热导率、热电势等各种磁学、电学、热学参数。　　ULVAC CCT-AV-II模拟连续退火装置　　日本ULVAC理工株式会社的CCT-AV-II模拟连续退火装置，主要用于金属板材的退火等工艺过程的模拟仿真试验。　　Zwick/roell BUP600板材成形试验机　　Zwick/roell BUP600板材成形试验机，用于检测金属薄板的成形性能，能够进行杯突、拉深、扩孔、锥杯、凸耳、拉弯回弹、液压胀形试验、以及成形极限曲线的测定。　　中心还配备了多种规格的电子万能试验机，用于材料的力学性能测试与分析。　　数种济南试金电子万能试验机　　数种美特斯（MTS）电子万能试验机　　济南东测试验机　　中心定制的济南东测试验机，用于精确的测试及比较细小的样品如金属薄片、薄带样品等的测试。　　DSI Gleeble 3500　　正在进行测试的DSI热/力模拟试验机Gleeble 3500。Gleeble 3500能在室温～1450℃范围内，对各种金属材料进行多种热力学分析及测试。　　轧制成型实验室　　中心的材料轧制成型实验室和机加工实验室，比一般实验室要大许多，看起来比较像车间，配备了冷轧、热轧成型和加工设备。完备的设备使中心能够进行从材料冶炼、到轧制成形和材料加工制备的一系列材料研发分析工作。　　实验室内配备了真空感应熔炼炉、真空淬火炉等冶炼设备。　　真空淬火炉　　实验室内使用的热轧机、冷轧机，均为实验轧机，比一般工厂用于生产的轧机要小得多，是兼顾粗轧和精轧的可逆式轧机，主要用于对试样进行实验，通过分析得到合理和优化的轧制工艺参数，为工业生产提供实验数据。　　热轧实验轧机　　冷轧实验轧机　　瓦里安715-ES电感耦合等离子体发射光谱仪　　中心的化学分析中心内配备的瓦里安715-ES电感耦合等离子体发射光谱仪，主要用做对无机元素的定量定性分析，我们参观时正在对大量钢铁样品做检测。　　纳克CS-2008碳硫分析仪，主要用于测定矿物、钢铁及合金中的碳硫含量　　纳克ON-3000氧氮分析仪，主要用于测定钢铁及合金中的氧氮含量　　赛默飞世尔M6原子吸收光谱仪，搭配FS95自动进样器　　莱伯泰科UV8100紫外可见分光光度计　　由于时间关系，此次我们仅参观了北京科技大学分析检验中心的部分实验室，但所见到的设备及中心良好的师资力量，给我们留下了深刻印象。 　　附：　　北京科技大学分析检验中心展位　　http://www.woyaoce.cn/member/T100466/　　北京科大分析检验中心　　http://www.ustbtest.com/

简介：快速退火炉是利用卤素红外灯做为热源，通过极快的升温速率，将晶圆或者材料在极短的时间内加热到300℃-1200℃，从而消除晶圆或者材料内部的一些缺陷，改善产品性能。快速退火炉采用先进的微电脑控制系统，采用PID闭环控制温度，可以达到极高的控温精度和温度均匀性，并且可配置真空腔体，也可根据用户工艺需求配置多路气体。行业背景：快速退火炉是现代大规模集成电路生产工艺过程中的关键设备。随着集成电路技术飞速发展，开展快速退火炉系统的创新研发对国内开发和研究具有自主知识产权的快速退火炉设备具有十分重大的战略意义和应用价值。目前快速退火炉的供应商主要集中在欧、美和台湾地区，大陆地区还没有可替代产品，市场都由进口设备主导，设备国产化亟待新的创新和突破。随着近两年中美贸易战的影响，国家越来越重视科技的创新发展与内需增长，政府出台了很多相关的产业政策，对于国产快速退火炉设备在相关行业产线上的占比提出了一定要求，给国内的半导体设备厂商带来了巨大机遇，预测未来几年时间国内退火炉设备市场会有快速的内需增长需求。技术特点：快速退火炉（芯片热处理设备）广泛应用在IC晶圆、LED晶圆、MEMS、化合物半导体和功率器件等多种芯片产品的生产。和欧姆接触快速合金、离子注入退火、氧化物生长、消除应力和致密化等工艺当中，通过快速热处理以改善晶体结构和光电性能，具有技术指标高、工艺复杂、专用性强的特点。一般参数：名称数值最高温度1200摄氏度升温速率150摄氏度/秒降温速率200摄氏度/分钟（1000摄氏度→300摄氏度）温度精度±0.5摄氏度温控均匀性≤0.5%设定温度加热方式红外卤素灯，顶部加热真空度10mTorr以下工艺应用：快速热处理(RTP)，快速退火(RTA)，快速热氧化(RTO)，快速热氮化(RTN)；离子注入/接触退火；金属合金；热氧化处理；高温退火；高温扩散。应用领域：化合物合金（砷化镓、氮化物，碳化硅等）；多晶硅退火；太阳能电池片退火；IC晶圆；功率器件；MEMS；LED晶圆。设备说明：快速退火炉主要由真空腔室、加热室、进气系统、真空系统、温度控制系统、气冷系统、水冷系统等几部分组成。真空腔室：真空腔室是快速退火炉的工作空间，晶圆在这里进行快速热处理。加热室：加热室以多个红外灯管为加热元件，以耐高温合金为框架、高纯石英为主体。进气系统：真空腔室尾部有进气孔，精确控制的进气量用来满足一些特殊工艺的气体需求。真空系统：在真空泵和真空腔室之间装有高真空电磁阀，可以有效确保腔室真空度，同时避免气体倒灌污染腔室内的被处理工件。温度控制系统：温度控制系统由温度传感器、温度控制器、电力调整器、可编程控制器、PC及各种传感器等组成。气冷系统：真空腔室的冷却是通过进气系统向腔室内充入惰性气体，来加速冷却被热处理的工件，满足工艺使用要求。水冷系统：水冷系统主要包括真空腔室、加热室、各部位密封圈的冷却用水。硬件更换：1.加热灯管更换：加热灯管超过使用寿命或无法点亮时需进行更换。加热灯管的使用寿命为3000小时，高温状态下会降低其使用寿命。2.真空泵油更换：在使用过程中，请每季度固定观察1次真空油表，当油表显示油量低于1/3时请添加真空泵润滑油到油表一半以上。3.热电偶更换：当热电偶测温不正常或者损坏时需进行更换。热电偶的正常使用寿命为3个月，随环境因素降低其寿命。4.O型圈的更换：O型圈表面有明显破损或者无法气密时需进行更换，其寿命受外力以及温度因素影响。保养周期：项目检查周期零件或耗材加热灯管周IR灯管托盘表面擦拭周碳化硅材质热电偶固定状态周石英板清理季度O型圈检查更换季度真空泵油季度MR100M导向轴承季度使用润滑油产品推荐：全自动12英寸多腔体快速退火炉RTP设备规格:全自动操作模式，机械手臂自动上片取片；多腔体生产模式，单个腔体适应于 2英寸-12英寸 晶圆或者最大支持 300mmx300mm 样品；退火温度范围 300℃-1300℃；升温速率 ≦100℃/sec(裸片)；温度均匀性 ≦±1%；真空腔体（可选配常压腔体或正压腔体）；冷却方式包括水冷和氮气吹扫；MFC控制，3-5路制程气体。半自动12英寸快速退火炉RTP设备规格:适应于 2英寸-12英寸 晶圆或者最大支持 300mmx300mm 样品；退火温度范围 300℃-1300℃；升温速率 ≦100℃/sec(裸片)；温度均匀性 ≦±1%；真空腔体（可选配常压腔体或正压腔体）；冷却方式包括水冷和氮气吹扫；MFC控制，3-5路制程气体。桌上型4英寸快速退火炉RTP设备规格:桌上型小型快速退火炉；适应于 2英寸-4英寸 晶圆或者最大支持 100mmx100mm 样品；退火温度范围 300℃-1200℃；升温速率 ≦100℃/sec(裸片)；温度均匀性 ≦±1%；常压腔体（可选配真空腔体）；冷却方式包括水冷和氮气吹扫；MFC控制，1-4路制程气体。快速退火炉，RTA，RTP，合金炉，RTO，快速退火炉RTP，国产快速退火炉，自主研发，快速退火工艺，半导体设备，芯片退火设备

半导体快速退火炉（RTP）是一种特殊的加热设备，能够在短时间内将半导体材料迅速加热到高温，并通过快速冷却的方式使其达到非常高的温度梯度。快速退火炉在半导体材料制造中广泛应用，如CMOS器件后端制程、GaN薄膜制备、SiC材料晶体生长以及抛光后退火等。一、快速退火炉的原理半导体快速退火炉通过高功率的电热元件，如加热电阻来产生高温。在快速退火炉中，通常采用氢气或氮气作为气氛保护，以防止半导体材料表面氧化和污染。半导体材料在高温下快速退火后，会重新结晶和再结晶，从而使晶体缺陷减少，改善半导体的电学性能，提高设备的可靠性和使用寿命。1.1快速退火（RTA）与传统退火相比，快速退火具有更高的加热和冷却速度。通过快速加热和冷却，可以缩短退火时间，提高生产效率。1.2快速热处理（RTP）热处理是半导体制造中的一项关键技术，它可以改变材料的微观结构和性能。在热处理过程中，材料被加热到高温，然后进行保温和冷却。这个过程中，材料内部的原子会发生重新排列，从而改变材料的物理、化学和机械性质。二、半导体退火炉的应用领域1.封装工艺在封装工艺中，快速退火炉主要用于引线的切割和组装。引线经过切割和组装后，可能会产生内应力，影响封装的稳定性和可靠性。通过快速退火处理，可以消除引线内的应力，提高封装的稳定性和可靠性，保证产品的使用寿命。2.CMOS器件后端制程在CMOS器件后端制程中，快速退火炉可用于修复制程中产生的损伤和缺陷，增强器件的电学性能。通过快速退火处理，可以减少CMOS器件中的氧化物陷阱电荷和界面态密度，提高器件的可靠性和寿命。3.GaN薄膜制备GaN是一种重要的宽禁带半导体材料，具有优异的光电性能和稳定性。在GaN薄膜制备过程中，快速退火炉可用于提高薄膜的结晶质量和表面平滑度。通过快速退火处理，可以消除薄膜中的应力，减少缺陷，提高GaN薄膜的光电性能和稳定性。4.SiC材料晶体生长SiC是一种具有高热导率、高击穿电压、高饱和电子速度等优良特性的宽禁带半导体材料。在SiC材料晶体生长过程中，快速退火炉可用于提高晶体生长的质量和尺寸，减少缺陷和氧化。通过快速退火处理，可以消除晶体中的应力，提高SiC材料的晶体品质和性能。5.抛光后退火在半导体材料抛光后，表面会产生损伤和缺陷，影响设备的性能。快速退火炉可用于抛光后的迅速修复损伤和缺陷，使表面更加平滑，提高设备的性能。通过快速退火处理，可以减少表面粗糙度，消除应力，提高材料的电学性能和可靠性。