2022.03.21
Application de la vanne de commande numérique dans le contrôle de précision de la pression du vide dans le processus MOCVD
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Application de la vanne de commande numérique dans le contrôle de précision de la pression du vide dans le processus MOCVD
Résumé : En se concentrant sur les problèmes existant dans le contrôle de la pression du vide dans l'équipement et le processus MOCVD actuels, tels que la plupart des équipements ne peuvent utiliser que le mode de contrôle en aval, la vitesse de réponse de la vanne d'étranglement n'est pas suffisante ; la résistance à la corrosion du papillon des gaz et la précision d'acquisition du contrôleur de pression ne sont pas élevées. Cet article propose des solutions correspondantes pour améliorer les équipements MOCVD et améliorer la qualité des processus et des produits.
1. Question
Dans l'industrie des semi-conducteurs, MOCVD possède de nombreuses fonctionnalités remarquables. Il peut être utilisé pour la croissance de grandes surfaces, peut contrôler avec précision la composition et l'épaisseur, a une répétabilité et un taux de croissance élevés, peut couvrir des formes de substrat complexes, peut changer rapidement de chemin de gaz pour préparer des interfaces multicouches abruptes, adapté au recuit d'origine, etc. , lors du développement et de la mise en service des équipements MOCVD, il est nécessaire de rechercher et de sélectionner les paramètres de croissance liés à la production, notamment la forme de la chambre de réaction, la pression de service, la température de croissance, la vitesse de rotation de la base, le débit de gaz et la température d'entrée.
La pression de service du MOCVD est généralement comprise entre 10 mtorr et 500 torr. Le contrôle précis de la pression de travail détermine la stabilité de l'écoulement de la chambre de réaction, mais il existe encore les problèmes suivants dans le contrôle actuel de la pression sous vide :
(1) Comme le montre la figure 1, l'équipement MOCVD actuel utilise essentiellement le mode aval pour contrôler la pression de service, c'est-à-dire installer une vanne d'étranglement à l'extrémité d'échappement pour ajuster le débit d'échappement afin d'atteindre le contrôle de la pression dans la chambre de réaction, mais ce n'est que applicable aux processus avec une pression plus élevée, tels qu'une plage de pression de service de 100 ~ 500 torr. Cependant, pour les exigences de basse pression de certains processus, l'adoption d'un mode de contrôle en aval entraînera d'importantes fluctuations de la pression de service, qui ne pourront pas être contrôlées avec précision, affectant ainsi la qualité du produit. Pour le contrôle précis de la basse pression de service, il est préférable d'utiliser le mode de contrôle en amont, c'est-à-dire pour contrôler le débit à l'extrémité d'entrée afin de stabiliser la pression de la chambre de réaction.
(2) Le processus MOCVD est toujours soumis à des changements de température, et les changements de température affecteront sérieusement la stabilité et la contrôlabilité de la pression de service. Ainsi, il est nécessaire d’atteindre un contrôle précis de la pression de service pendant le processus de changement de température, qui nécessite une entrée et une évacuation d’air. Cela nécessite que la vitesse de réponse des soupapes de commande d'admission et d'échappement d'air soit aussi rapide que possible, et que la soupape de commande soit contrôlée dans les 5 secondes, de complètement ouverte à complètement fermée, de préférence en 1 seconde.
(3) Certains gaz de travail MOCVD sont corrosifs et les vannes correspondantes peuvent avoir une forte résistance à la corrosion pour améliorer le fonctionnement continu et normal de l'équipement.
(4) À l'heure actuelle, la plupart des commandes utilisent des modules PLC, mais très peu de contrôleurs PIC peuvent atteindre une précision de conversion analogique-numérique de 24 bits. Pour le contrôle précis de la pression de service, il est recommandé d'utiliser un contrôleur PID de précision 24 bits pour appliquer pleinement les avantages de mesure de haute précision des capteurs de pression capacitifs. L'utilisation de la vanne proportionnelle pneumatique de KAOLU est également le meilleur choix pour les clients.
Cet article se concentrera sur les solutions correspondantes aux problèmes ci-dessus existant dans les équipements et processus MOCVD actuels.
Pour plus d'informations, veuillez visiterhttps://www.genndih.com/fr/valve-de-contrôle-de-débit-proportionnel/valve-proportionnelle-à-débit-moyen-0-130L-min.html
2. Schéma de contrôle de précision de la pression
Dans la plage de pression de service du MOCVD, il est généralement requis que la pression de service dans la chambre de réaction puisse être contrôlée avec précision et reste constante à n’importe quel point de consigne dans une certaine plage. Afin de répondre au contrôle précis des différentes plages de pression basse et haute pression, le schéma de contrôle de pression proposé consiste à ajouter un mode de contrôle en amont au mode de contrôle en aval d'origine. La structure du système de contrôle de la pression sous vide est illustrée à la figure 2 et les détails sont les suivants :
(1) Installez la vanne proportionnelle pneumatique série FC de KAOLU entraînée par un moteur pas à pas au niveau de l'orifice d'entrée d'air et de l'orifice d'échappement de la chambre de réaction, respectivement. La vanne proportionnelle pneumatique est directement installée à l'entrée d'air et la vanne proportionnelle pneumatique est installée entre l'orifice d'échappement et la pompe à vide. Pour les équipements MOCVD, une cellule à air peut être ajoutée pour mélanger proportionnellement le gaz de travail entrant, puis entrer dans la chambre de réaction via une vanne proportionnelle pneumatique. Lorsque le contrôle est effectué sous haute pression, l'ouverture de la vanne proportionnelle pneumatique peut être fixe et seule la vanne proportionnelle pneumatique en aval peut être ajustée ; lorsque le contrôle est effectué sous basse pression, l'ouverture de la vanne proportionnelle pneumatique peut être fixée et seule la vanne proportionnelle pneumatique en amont peut être ajustée. Cela peut répondre aux besoins de différents contrôles de pression. (2) La vanne proportionnelle pneumatique et la vanne à pointeau électronique sont toutes deux équipées de vannes d'étranglement à grande vitesse. Le temps de réponse de la vanne proportionnelle pneumatique est de 0,8 seconde. La vanne à pointeau électronique dispose de deux modèles de vitesse de réponse, 5 secondes et 1 seconde. Le corps de la vanne proportionnelle pneumatique et la vanne à pointeau électronique sont en acier inoxydable et le joint est en caoutchouc perfluoroéther FFKM, qui présente une super résistance à la corrosion et peut être utilisé pour divers gaz et liquides corrosifs.
(3) Dans MOCVD, un manomètre capacitif d'une plage de 1 000 torr ou 10 torr est généralement utilisé pour la mesure de la pression, et sa précision peut atteindre ± 0,2 %. Un capteur de pression sous vide avec une précision supérieure de ±0,05 % peut également être utilisé pour la mesure. Par conséquent, un contrôleur de pression à vide PID de haute précision d'acquisition A/D 24 bits dédié est utilisé dans le schéma pour correspondre à la précision de mesure du capteur de pression capacitif de haute précision et garantir la précision du contrôle.
En résumé, grâce à la mise en œuvre du schéma ci-dessus, la fluctuation de pression peut être contrôlée à ± 1 % dans toute la plage de pression du vide, et la pression peut être rapide et constante en réponse au changement de température de la chambre de réaction, tandis que le joint résistant à la corrosion sera grandement augmenter la durée de vie de la valve. Par conséquent, la vanne proportionnelle pneumatique de KAOLU est le excellent choix pour vous !
Résumé : En se concentrant sur les problèmes existant dans le contrôle de la pression du vide dans l'équipement et le processus MOCVD actuels, tels que la plupart des équipements ne peuvent utiliser que le mode de contrôle en aval, la vitesse de réponse de la vanne d'étranglement n'est pas suffisante ; la résistance à la corrosion du papillon des gaz et la précision d'acquisition du contrôleur de pression ne sont pas élevées. Cet article propose des solutions correspondantes pour améliorer les équipements MOCVD et améliorer la qualité des processus et des produits.
1. Question
Dans l'industrie des semi-conducteurs, MOCVD possède de nombreuses fonctionnalités remarquables. Il peut être utilisé pour la croissance de grandes surfaces, peut contrôler avec précision la composition et l'épaisseur, a une répétabilité et un taux de croissance élevés, peut couvrir des formes de substrat complexes, peut changer rapidement de chemin de gaz pour préparer des interfaces multicouches abruptes, adapté au recuit d'origine, etc. , lors du développement et de la mise en service des équipements MOCVD, il est nécessaire de rechercher et de sélectionner les paramètres de croissance liés à la production, notamment la forme de la chambre de réaction, la pression de service, la température de croissance, la vitesse de rotation de la base, le débit de gaz et la température d'entrée.
La pression de service du MOCVD est généralement comprise entre 10 mtorr et 500 torr. Le contrôle précis de la pression de travail détermine la stabilité de l'écoulement de la chambre de réaction, mais il existe encore les problèmes suivants dans le contrôle actuel de la pression sous vide :
(1) Comme le montre la figure 1, l'équipement MOCVD actuel utilise essentiellement le mode aval pour contrôler la pression de service, c'est-à-dire installer une vanne d'étranglement à l'extrémité d'échappement pour ajuster le débit d'échappement afin d'atteindre le contrôle de la pression dans la chambre de réaction, mais ce n'est que applicable aux processus avec une pression plus élevée, tels qu'une plage de pression de service de 100 ~ 500 torr. Cependant, pour les exigences de basse pression de certains processus, l'adoption d'un mode de contrôle en aval entraînera d'importantes fluctuations de la pression de service, qui ne pourront pas être contrôlées avec précision, affectant ainsi la qualité du produit. Pour le contrôle précis de la basse pression de service, il est préférable d'utiliser le mode de contrôle en amont, c'est-à-dire pour contrôler le débit à l'extrémité d'entrée afin de stabiliser la pression de la chambre de réaction.
(2) Le processus MOCVD est toujours soumis à des changements de température, et les changements de température affecteront sérieusement la stabilité et la contrôlabilité de la pression de service. Ainsi, il est nécessaire d’atteindre un contrôle précis de la pression de service pendant le processus de changement de température, qui nécessite une entrée et une évacuation d’air. Cela nécessite que la vitesse de réponse des soupapes de commande d'admission et d'échappement d'air soit aussi rapide que possible, et que la soupape de commande soit contrôlée dans les 5 secondes, de complètement ouverte à complètement fermée, de préférence en 1 seconde.
(3) Certains gaz de travail MOCVD sont corrosifs et les vannes correspondantes peuvent avoir une forte résistance à la corrosion pour améliorer le fonctionnement continu et normal de l'équipement.
(4) À l'heure actuelle, la plupart des commandes utilisent des modules PLC, mais très peu de contrôleurs PIC peuvent atteindre une précision de conversion analogique-numérique de 24 bits. Pour le contrôle précis de la pression de service, il est recommandé d'utiliser un contrôleur PID de précision 24 bits pour appliquer pleinement les avantages de mesure de haute précision des capteurs de pression capacitifs. L'utilisation de la vanne proportionnelle pneumatique de KAOLU est également le meilleur choix pour les clients.
Cet article se concentrera sur les solutions correspondantes aux problèmes ci-dessus existant dans les équipements et processus MOCVD actuels.
Pour plus d'informations, veuillez visiterhttps://www.genndih.com/fr/valve-de-contrôle-de-débit-proportionnel/valve-proportionnelle-à-débit-moyen-0-130L-min.html
2. Schéma de contrôle de précision de la pression
Dans la plage de pression de service du MOCVD, il est généralement requis que la pression de service dans la chambre de réaction puisse être contrôlée avec précision et reste constante à n’importe quel point de consigne dans une certaine plage. Afin de répondre au contrôle précis des différentes plages de pression basse et haute pression, le schéma de contrôle de pression proposé consiste à ajouter un mode de contrôle en amont au mode de contrôle en aval d'origine. La structure du système de contrôle de la pression sous vide est illustrée à la figure 2 et les détails sont les suivants :
(1) Installez la vanne proportionnelle pneumatique série FC de KAOLU entraînée par un moteur pas à pas au niveau de l'orifice d'entrée d'air et de l'orifice d'échappement de la chambre de réaction, respectivement. La vanne proportionnelle pneumatique est directement installée à l'entrée d'air et la vanne proportionnelle pneumatique est installée entre l'orifice d'échappement et la pompe à vide. Pour les équipements MOCVD, une cellule à air peut être ajoutée pour mélanger proportionnellement le gaz de travail entrant, puis entrer dans la chambre de réaction via une vanne proportionnelle pneumatique. Lorsque le contrôle est effectué sous haute pression, l'ouverture de la vanne proportionnelle pneumatique peut être fixe et seule la vanne proportionnelle pneumatique en aval peut être ajustée ; lorsque le contrôle est effectué sous basse pression, l'ouverture de la vanne proportionnelle pneumatique peut être fixée et seule la vanne proportionnelle pneumatique en amont peut être ajustée. Cela peut répondre aux besoins de différents contrôles de pression. (2) La vanne proportionnelle pneumatique et la vanne à pointeau électronique sont toutes deux équipées de vannes d'étranglement à grande vitesse. Le temps de réponse de la vanne proportionnelle pneumatique est de 0,8 seconde. La vanne à pointeau électronique dispose de deux modèles de vitesse de réponse, 5 secondes et 1 seconde. Le corps de la vanne proportionnelle pneumatique et la vanne à pointeau électronique sont en acier inoxydable et le joint est en caoutchouc perfluoroéther FFKM, qui présente une super résistance à la corrosion et peut être utilisé pour divers gaz et liquides corrosifs.
(3) Dans MOCVD, un manomètre capacitif d'une plage de 1 000 torr ou 10 torr est généralement utilisé pour la mesure de la pression, et sa précision peut atteindre ± 0,2 %. Un capteur de pression sous vide avec une précision supérieure de ±0,05 % peut également être utilisé pour la mesure. Par conséquent, un contrôleur de pression à vide PID de haute précision d'acquisition A/D 24 bits dédié est utilisé dans le schéma pour correspondre à la précision de mesure du capteur de pression capacitif de haute précision et garantir la précision du contrôle.
En résumé, grâce à la mise en œuvre du schéma ci-dessus, la fluctuation de pression peut être contrôlée à ± 1 % dans toute la plage de pression du vide, et la pression peut être rapide et constante en réponse au changement de température de la chambre de réaction, tandis que le joint résistant à la corrosion sera grandement augmenter la durée de vie de la valve. Par conséquent, la vanne proportionnelle pneumatique de KAOLU est le excellent choix pour vous !