Jak vybrat, používat a udržovat loď PECVD?

1. Co je to loď PECVD?

1.1 Definice a základní funkce

PECVD lodička (plazmou vylepšená chemická depozice z plynné fáze) je základní nástroj používaný k přepravě destiček nebo substrátů v procesu PECVD. Musí stabilně fungovat v prostředí s vysokou teplotou (300–600 °C), plazmou aktivovaným a korozivním plynem (jako je SiH₄, NH₃). Mezi její hlavní funkce patří:

● Přesné polohování: zajištění rovnoměrného rozestupu destiček a zamezení interference povlaku.
● Řízení tepelného pole: optimalizace rozložení teploty a zlepšení rovnoměrnosti filmu.
● Bariéra proti znečištění: Izoluje plazmu od dutiny zařízení, čímž snižuje riziko kontaminace kovem.

1.2 Typické konstrukce a materiály

Výběr materiálu:

● Grafitová loď (běžná volba): vysoká tepelná vodivost, odolnost vůči vysokým teplotám, nízká cena, ale vyžaduje povlak, aby se zabránilo korozi plynem.
●Křemenná lodička: Ultra vysoká čistota, chemicky odolná, ale velmi křehká a drahá.
●Keramika (jako Al₂O₃): odolná proti opotřebení, vhodná pro vysokofrekvenční výrobu, ale má špatnou tepelnou vodivost.

Klíčové konstrukční vlastnosti:

● Rozteč drážek: Přizpůsobte tloušťku destičky (například toleranci 0,3–1 mm).
●Konstrukce otvoru pro proudění vzduchu: optimalizuje distribuci reakčního plynu a snižuje okrajový efekt.
●Povrchová úprava: Běžný povlak SiC, TaC nebo DLC (diamantový uhlík) pro prodloužení životnosti.

2. Proč musíme věnovat pozornost výkonu lodí PECVD?

2.1 Čtyři hlavní faktory, které přímo ovlivňují výtěžnost procesu

✔ Kontrola znečištění:
Nečistoty v těle lodi (jako je Fe a Na) se při vysokých teplotách odpařují a způsobují póry nebo netěsnosti ve fólii.
Odlupování povlaku způsobí vnesení částic a defekty povlaku (například částice > 0,3 μm mohou způsobit pokles účinnosti baterie o 0,5 %).

✔ Rovnoměrnost tepelného pole:
Nerovnoměrné vedení tepla grafitovou lodičkou PECVD povede k rozdílům v tloušťce filmu (například při požadavku na rovnoměrnost ±5 % musí být teplotní rozdíl menší než 10 °C).

✔ Kompatibilita s plazmou:
Nesprávné materiály mohou způsobit abnormální výboj a poškodit destičku nebo elektrody zařízení.

✔ Životnost a náklady:
Trupy lodí nízké kvality je třeba často vyměňovat (např. jednou za měsíc) a roční náklady na údržbu jsou vysoké.

3. Jak vybrat, používat a udržovat loď PECVD?

3.1 Tříkroková metoda výběru

Krok 1: Vyjasnění procesních parametrů

● Teplotní rozsah: Pod 450 °C lze zvolit povlak z grafitu a SiC, nad 600 °C je vyžadován křemen nebo keramika.
●Typ plynu: Pokud se v materiálu nacházejí korozivní plyny, jako je Cl2 a F⁻, musí být použit povlak s vysokou hustotou.
●Velikost destičky: Pevnost konstrukce lodi o rozměrech 8 palců/12 palců se výrazně liší a vyžaduje cílený návrh.

Krok 2: Vyhodnocení výkonnostních metrik

Klíčové metriky:

●Drsnost povrchu (Ra): ≤0,8 μm (kontaktní plocha musí být ≤0,4 μm)
●Pevnost spoje povlaku: ≥15 MPa (standard ASTM C633)
●Deformace při vysoké teplotě (600 ℃): ≤0,1 mm/m (24hodinový test)

Krok 3: Ověření kompatibility

● Shoda zařízení: Ověřte velikost rozhraní s běžnými modely, jako jsou AMAT Centura, centrotherm PECVD atd.
● Zkušební výrobní test: Doporučuje se provést malou šarži 50–100 kusů, aby se ověřila rovnoměrnost povlaku (směrodatná odchylka tloušťky filmu <3 %).

3.2 Nejlepší postupy pro používání a údržbu

Specifikace provozu:

✔Proces předčištění:

● Před prvním použitím je třeba Xinzhou bombardovat argonovou plazmou po dobu 30 minut, aby se odstranily nečistoty adsorbované na povrchu.

●Po každé šarži procesu se k čištění použije SC1 (NH₄OH:H₂O₂:H₂O=1:1:5) za účelem odstranění organických zbytků.

✔ Načítání tabu:

●Přetížení je zakázáno (např. maximální kapacita je navržena na 50 kusů, ale skutečné zatížení by mělo být ≤ 45 kusů, aby se rezervoval prostor pro rozšíření).

●Okraj destičky musí být ≥2 mm od konce lodní nádrže, aby se zabránilo efektům plazmatických okrajů.

✔ Tipy pro prodloužení života

● Oprava povlaku: Pokud je drsnost povrchu Ra > 1,2 μm, lze povlak SiC znovu nanést metodou CVD (náklady jsou o 40 % nižší než náklady na výměnu).

✔ Pravidelné testování:

● Měsíčně: Zkontrolujte integritu povlaku pomocí interferometrie s bílým světlem.
●Čtvrtletně: Analyzujte stupeň krystalizace lodičky pomocí XRD (lodičku z křemenného plátku s krystalickou fází > 5 % je třeba vyměnit).

4. Jaké jsou běžné problémy?

Otázka 1: MůžeLoď PECVDpoužít v procesu LPCVD?

A: Nedoporučuje se! LPCVD má vyšší teplotu (obvykle 800–1100 °C) a musí odolávat vyššímu tlaku plynu. Vyžaduje použití materiálů, které jsou odolnější vůči změnám teploty (například izostatický grafit), a konstrukce drážky musí zohledňovat kompenzaci tepelné roztažnosti.
Q2: Jak zjistit, zda selhala karoserie lodi?

A: Pokud se objeví následující příznaky, okamžitě přestaňte přípravek používat:
Trhliny nebo odlupování nátěru jsou viditelné pouhým okem.
Směrodatná odchylka rovnoměrnosti povlaku destiček byla > 5 % u tří po sobě jdoucích šarží.
Stupeň vakua v procesní komoře klesl o více než 10 %.

Q3: Grafitová loď vs. křemenná loď, jak si vybrat?

Závěr: Grafitové lodě jsou preferovány pro hromadnou výrobu, zatímco křemenné lodě jsou zvažovány pro vědecký výzkum/speciální procesy.

Závěr:

AčkoliLoď PECVDNení to hlavní zařízení, je to „tichý strážce“ stability procesu. Od výběru až po údržbu se každý detail může stát klíčovým bodem pro zlepšení výtěžnosti. Doufám, že vám tento průvodce pomůže proniknout do technické mlhy a najít optimální řešení pro snížení nákladů a zvýšení efektivity!