2022.03.21
Применение цифрового регулирующего клапана для точного контроля вакуумного давления в процессе MOCVD
доля
БОЛЕЕ ДЕТАЛЬНО
Применение цифрового регулирующего клапана для точного контроля вакуумного давления в процессе MOCVD
Аннотация: Сосредоточение внимания на проблемах, существующих в контроле вакуумного давления в современном оборудовании и процессе MOCVD, например, большинство оборудования может использовать только режим управления на выходе, скорость срабатывания дроссельного клапана недостаточна; коррозионная стойкость дроссельного клапана и точность измерения регулятора давления невысоки. В данной статье предлагаются соответствующие решения по совершенствованию оборудования MOCVD и улучшению качества процессов и продукции.
1. Вопрос
В полупроводниковой промышленности MOCVD имеет много замечательных особенностей. Его можно использовать для выращивания больших площадей, можно точно контролировать состав и толщину, он имеет высокую повторяемость и скорость роста, может покрывать подложки сложной формы, может быстро переключать газовые пути для подготовки крутых многослойных границ раздела, подходит для первоначального отжига и т. д. Однако При разработке и вводе в эксплуатацию оборудования MOCVD необходимо исследовать и выбирать параметры роста, связанные с производством, включая форму реакционной камеры, рабочее давление, температуру роста, базовую скорость вращения, скорость потока газа и температуру на входе.
Рабочее давление MOCVD обычно находится в диапазоне от 10 до 500 торр. Точный контроль рабочего давления определяет стабильность потока в реакционной камере, но в текущем контроле вакуумного давления все еще существуют следующие проблемы:
(1) Как показано на рисунке 1, современное оборудование MOCVD в основном использует режим ниже по потоку для управления рабочим давлением, то есть устанавливается дроссельный клапан на выпускном конце, чтобы регулировать поток выхлопных газов для достижения контроля давления в реакционной камере, но это только применимо к процессам с более высоким давлением, например, диапазон рабочего давления 100 ~ 500 Торр. Однако для некоторых процессов, требующих низкого давления, использование режима управления на выходе приведет к большим колебаниям рабочего давления, которое невозможно точно контролировать, что повлияет на качество продукции. Для точного контроля низкого рабочего давления лучше всего использовать режим управления выше по потоку, то есть контролировать поток на входном конце для стабилизации давления в реакционной камере.
(2) Процесс MOCVD всегда сопровождается изменениями температуры, а изменения температуры серьезно влияют на стабильность и управляемость рабочего давления. Таким образом, необходимо достичь точного контроля рабочего давления в процессе изменения температуры, что требует забора и выпуска воздуха. Для этого необходимо, чтобы скорость срабатывания регулирующих клапанов впуска и выпуска воздуха была как можно более быстрой, а регулирующий клапан должен управляться в течение 5 секунд от полностью открытого до полностью закрытого, предпочтительно в течение 1 секунды.
(3) Некоторые рабочие газы MOCVD являются коррозионными, и соответствующие клапаны могут иметь высокую коррозионную стойкость для улучшения непрерывной и нормальной работы оборудования.
(4) В настоящее время большинство средств управления используют модули ПЛК, но очень немногие контроллеры PIC могут достичь 24-битной точности аналого-цифрового преобразования. Для точного контроля рабочего давления рекомендуется использовать 24-битный прецизионный ПИД-регулятор, чтобы полностью реализовать преимущества высокоточных измерений емкостных датчиков давления. Использование пневматического пропорционального клапана KAOLU также является лучшим выбором для клиентов.
В этой статье основное внимание будет уделено соответствующим решениям вышеуказанных проблем, существующих в современном оборудовании и процессах MOCVD.
Для получения дополнительной информации посетитеhttps://www.genndih.com/ru/proportional-flow-control-valve/mid-flow-proportional-valve-0-130L-min.html
2. Схема точного контроля давления.
В диапазоне рабочего давления MOCVD обычно требуется, чтобы рабочее давление в реакционной камере можно было точно контролировать и оно оставалось постоянным при любой заданной точке в определенном диапазоне. Чтобы обеспечить точный контроль различных диапазонов низкого и высокого давления, предлагаемая схема управления давлением заключается в добавлении режима управления выше по потоку к исходному режиму управления ниже по потоку. Структура системы контроля вакуумного давления показана на рисунке 2, а подробности следующие:
(1) Установите пневматический пропорциональный клапан KAOLU серии FC с приводом от шагового двигателя на впускном и выпускном отверстии для воздуха реакционной камеры соответственно. Пневматический пропорциональный клапан установлен непосредственно на входе воздуха, а пневматический пропорциональный клапан установлен между выпускным отверстием и вакуумным насосом. Для оборудования MOCVD можно добавить воздушную камеру для пропорционального смешивания поступающего рабочего газа, а затем ввести его в реакционную камеру через пневматический пропорциональный клапан. Когда управление осуществляется под высоким давлением, открытие пневматического пропорционального клапана можно зафиксировать, и регулировать можно только расположенный ниже по потоку пневматический пропорциональный клапан; когда управление выполняется под низким давлением, открытие пневматического пропорционального клапана можно зафиксировать, и можно регулировать только верхний пневматический пропорциональный клапан. Это может удовлетворить потребности в различном контроле давления. (2) Как пневматический пропорциональный клапан, так и электронный игольчатый клапан оснащены высокоскоростными дроссельными клапанами. Время срабатывания пневматического пропорционального клапана составляет 0,8 секунды. Электронный игольчатый клапан имеет две модели скорости срабатывания: 5 секунд и 1 секунда. Корпус пневматического пропорционального клапана и электронного игольчатого клапана изготовлен из нержавеющей стали, а уплотнение изготовлено из перфторэфирного каучука FFKM, который обладает суперкоррозионной стойкостью и может использоваться для различных агрессивных газов и жидкостей.
(3) В MOCVD для измерения давления обычно используется емкостной манометр с диапазоном 1000 Торр или 10 Торр, и его точность может достигать ± 0,2%. Для измерения также можно использовать датчик вакуумного давления с более высокой точностью ±0,05%. Поэтому в схеме используется специальный 24-битный аналого-цифровой высокоточный ПИД-регулятор вакуумного давления, который соответствует точности измерения высокоточного емкостного датчика давления и обеспечивает точность управления.
Таким образом, благодаря реализации вышеуказанной схемы колебания давления можно контролировать в пределах ± 1% во всем диапазоне вакуумного давления, а давление может быть быстрым и постоянным в ответ на изменение температуры реакционной камеры, в то время как коррозионностойкое уплотнение будет значительно увеличить срок службы клапана. Поэтому пневматический пропорциональный клапан KAOLU — отличный выбор для вас!
Аннотация: Сосредоточение внимания на проблемах, существующих в контроле вакуумного давления в современном оборудовании и процессе MOCVD, например, большинство оборудования может использовать только режим управления на выходе, скорость срабатывания дроссельного клапана недостаточна; коррозионная стойкость дроссельного клапана и точность измерения регулятора давления невысоки. В данной статье предлагаются соответствующие решения по совершенствованию оборудования MOCVD и улучшению качества процессов и продукции.
1. Вопрос
В полупроводниковой промышленности MOCVD имеет много замечательных особенностей. Его можно использовать для выращивания больших площадей, можно точно контролировать состав и толщину, он имеет высокую повторяемость и скорость роста, может покрывать подложки сложной формы, может быстро переключать газовые пути для подготовки крутых многослойных границ раздела, подходит для первоначального отжига и т. д. Однако При разработке и вводе в эксплуатацию оборудования MOCVD необходимо исследовать и выбирать параметры роста, связанные с производством, включая форму реакционной камеры, рабочее давление, температуру роста, базовую скорость вращения, скорость потока газа и температуру на входе.
Рабочее давление MOCVD обычно находится в диапазоне от 10 до 500 торр. Точный контроль рабочего давления определяет стабильность потока в реакционной камере, но в текущем контроле вакуумного давления все еще существуют следующие проблемы:
(1) Как показано на рисунке 1, современное оборудование MOCVD в основном использует режим ниже по потоку для управления рабочим давлением, то есть устанавливается дроссельный клапан на выпускном конце, чтобы регулировать поток выхлопных газов для достижения контроля давления в реакционной камере, но это только применимо к процессам с более высоким давлением, например, диапазон рабочего давления 100 ~ 500 Торр. Однако для некоторых процессов, требующих низкого давления, использование режима управления на выходе приведет к большим колебаниям рабочего давления, которое невозможно точно контролировать, что повлияет на качество продукции. Для точного контроля низкого рабочего давления лучше всего использовать режим управления выше по потоку, то есть контролировать поток на входном конце для стабилизации давления в реакционной камере.
(2) Процесс MOCVD всегда сопровождается изменениями температуры, а изменения температуры серьезно влияют на стабильность и управляемость рабочего давления. Таким образом, необходимо достичь точного контроля рабочего давления в процессе изменения температуры, что требует забора и выпуска воздуха. Для этого необходимо, чтобы скорость срабатывания регулирующих клапанов впуска и выпуска воздуха была как можно более быстрой, а регулирующий клапан должен управляться в течение 5 секунд от полностью открытого до полностью закрытого, предпочтительно в течение 1 секунды.
(3) Некоторые рабочие газы MOCVD являются коррозионными, и соответствующие клапаны могут иметь высокую коррозионную стойкость для улучшения непрерывной и нормальной работы оборудования.
(4) В настоящее время большинство средств управления используют модули ПЛК, но очень немногие контроллеры PIC могут достичь 24-битной точности аналого-цифрового преобразования. Для точного контроля рабочего давления рекомендуется использовать 24-битный прецизионный ПИД-регулятор, чтобы полностью реализовать преимущества высокоточных измерений емкостных датчиков давления. Использование пневматического пропорционального клапана KAOLU также является лучшим выбором для клиентов.
В этой статье основное внимание будет уделено соответствующим решениям вышеуказанных проблем, существующих в современном оборудовании и процессах MOCVD.
Для получения дополнительной информации посетитеhttps://www.genndih.com/ru/proportional-flow-control-valve/mid-flow-proportional-valve-0-130L-min.html
2. Схема точного контроля давления.
В диапазоне рабочего давления MOCVD обычно требуется, чтобы рабочее давление в реакционной камере можно было точно контролировать и оно оставалось постоянным при любой заданной точке в определенном диапазоне. Чтобы обеспечить точный контроль различных диапазонов низкого и высокого давления, предлагаемая схема управления давлением заключается в добавлении режима управления выше по потоку к исходному режиму управления ниже по потоку. Структура системы контроля вакуумного давления показана на рисунке 2, а подробности следующие:
(1) Установите пневматический пропорциональный клапан KAOLU серии FC с приводом от шагового двигателя на впускном и выпускном отверстии для воздуха реакционной камеры соответственно. Пневматический пропорциональный клапан установлен непосредственно на входе воздуха, а пневматический пропорциональный клапан установлен между выпускным отверстием и вакуумным насосом. Для оборудования MOCVD можно добавить воздушную камеру для пропорционального смешивания поступающего рабочего газа, а затем ввести его в реакционную камеру через пневматический пропорциональный клапан. Когда управление осуществляется под высоким давлением, открытие пневматического пропорционального клапана можно зафиксировать, и регулировать можно только расположенный ниже по потоку пневматический пропорциональный клапан; когда управление выполняется под низким давлением, открытие пневматического пропорционального клапана можно зафиксировать, и можно регулировать только верхний пневматический пропорциональный клапан. Это может удовлетворить потребности в различном контроле давления. (2) Как пневматический пропорциональный клапан, так и электронный игольчатый клапан оснащены высокоскоростными дроссельными клапанами. Время срабатывания пневматического пропорционального клапана составляет 0,8 секунды. Электронный игольчатый клапан имеет две модели скорости срабатывания: 5 секунд и 1 секунда. Корпус пневматического пропорционального клапана и электронного игольчатого клапана изготовлен из нержавеющей стали, а уплотнение изготовлено из перфторэфирного каучука FFKM, который обладает суперкоррозионной стойкостью и может использоваться для различных агрессивных газов и жидкостей.
(3) В MOCVD для измерения давления обычно используется емкостной манометр с диапазоном 1000 Торр или 10 Торр, и его точность может достигать ± 0,2%. Для измерения также можно использовать датчик вакуумного давления с более высокой точностью ±0,05%. Поэтому в схеме используется специальный 24-битный аналого-цифровой высокоточный ПИД-регулятор вакуумного давления, который соответствует точности измерения высокоточного емкостного датчика давления и обеспечивает точность управления.
Таким образом, благодаря реализации вышеуказанной схемы колебания давления можно контролировать в пределах ± 1% во всем диапазоне вакуумного давления, а давление может быть быстрым и постоянным в ответ на изменение температуры реакционной камеры, в то время как коррозионностойкое уплотнение будет значительно увеличить срок службы клапана. Поэтому пневматический пропорциональный клапан KAOLU — отличный выбор для вас!