Πώς να επιλέξετε, να χρησιμοποιήσετε και να συντηρήσετε ένα σκάφος PECVD;

1. Τι είναι ένα σκάφος PECVD;

1.1 Ορισμός και βασικές λειτουργίες

Το σκάφος PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition - Χημική Εναπόθεση Ατμών με Βελτιωμένη Πλάσμα) είναι ένα βασικό εργαλείο που χρησιμοποιείται για τη μεταφορά πλακιδίων ή υποστρωμάτων στη διαδικασία PECVD. Πρέπει να λειτουργεί σταθερά σε περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας (300-600°C), ενεργοποιημένου με πλάσμα και διαβρωτικού αερίου (όπως SiH₄, NH₃). Οι κύριες λειτουργίες του περιλαμβάνουν:

● Ακριβής τοποθέτηση: εξασφαλίστε ομοιόμορφη απόσταση μεταξύ των πλακιδίων και αποφύγετε την παρεμβολή της επίστρωσης.
● Έλεγχος θερμικού πεδίου: βελτιστοποίηση της κατανομής της θερμοκρασίας και βελτίωση της ομοιομορφίας της μεμβράνης.
● Φράγμα κατά της ρύπανσης: Απομονώνει το πλάσμα από την κοιλότητα του εξοπλισμού για να μειώσει τον κίνδυνο μόλυνσης από μέταλλα.

1.2 Τυπικές δομές και υλικά

Επιλογή υλικού:

● Γραφιτούχο σκάφος (επιλογή mainstream): υψηλή θερμική αγωγιμότητα, αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες, χαμηλό κόστος, αλλά απαιτεί επίστρωση για την αποφυγή διάβρωσης από αέρια.
●Σκάφος χαλαζία: Εξαιρετικά υψηλή καθαρότητα, χημικά ανθεκτικό, αλλά εξαιρετικά εύθραυστο και ακριβό.
●Κεραμικά (όπως Al₂O₃): ανθεκτικά στη φθορά, κατάλληλα για παραγωγή υψηλής συχνότητας, αλλά με κακή θερμική αγωγιμότητα.

Βασικά χαρακτηριστικά σχεδιασμού:

● Απόσταση σχισμών: Ταιριάξτε το πάχος της γκοφρέτας (όπως ανοχή 0,3-1 mm).
●Σχεδιασμός οπών ροής αέρα: βελτιστοποίηση της κατανομής του αερίου αντίδρασης και μείωση του φαινομένου των άκρων.
●Επιφανειακή επίστρωση: Κοινή επίστρωση SiC, TaC ή DLC (διαμαντένιος άνθρακας) για παράταση της διάρκειας ζωής.

2. Γιατί πρέπει να δίνουμε προσοχή στην απόδοση των σκαφών PECVD;

2.1 Τέσσερις βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν άμεσα την απόδοση της διεργασίας

✔ Έλεγχος Ρύπανσης:
Οι ακαθαρσίες στο σώμα του σκάφους (όπως ο Fe και το Na) εξατμίζονται σε υψηλές θερμοκρασίες, προκαλώντας οπές ή διαρροές στην μεμβράνη.
Το ξεφλούδισμα της επικάλυψης θα εισάγει σωματίδια και θα προκαλέσει ελαττώματα στην επικάλυψη (για παράδειγμα, σωματίδια > 0,3μm μπορούν να προκαλέσουν μείωση της απόδοσης της μπαταρίας κατά 0,5%).

✔ Ομοιομορφία θερμικού πεδίου:
Η ανομοιόμορφη αγωγιμότητα θερμότητας του σκάφους από γραφίτη PECVD θα οδηγήσει σε διαφορές στο πάχος της μεμβράνης (για παράδειγμα, υπό την απαίτηση ομοιομορφίας ±5%, η διαφορά θερμοκρασίας πρέπει να είναι μικρότερη από 10°C).

✔ Συμβατότητα με πλάσμα:
Τα ακατάλληλα υλικά ενδέχεται να προκαλέσουν μη φυσιολογική εκκένωση και να προκαλέσουν ζημιά στο πλακίδιο ή στα ηλεκτρόδια της συσκευής.

✔ Διάρκεια ζωής και κόστος:
Τα κύτη σκαφών χαμηλής ποιότητας χρειάζονται συχνή αντικατάσταση (π.χ. μία φορά το μήνα) και το ετήσιο κόστος συντήρησης είναι ακριβό.

3. Πώς να επιλέξετε, να χρησιμοποιήσετε και να συντηρήσετε ένα σκάφος PECVD;

3.1 Μέθοδος επιλογής τριών βημάτων

Βήμα 1: Διευκρίνιση παραμέτρων διεργασίας

● Εύρος θερμοκρασίας: Η επίστρωση γραφίτη + SiC μπορεί να επιλεγεί κάτω από 450°C και πάνω από 600°C απαιτείται χαλαζίας ή κεραμικό.
●Τύπος αερίου: Όταν περιέχει διαβρωτικά αέρια όπως Cl2 και F-, πρέπει να χρησιμοποιείται επίστρωση υψηλής πυκνότητας.
●Μέγεθος πλακιδίου: Η αντοχή της δομής του σκάφους 8 ιντσών/12 ιντσών διαφέρει σημαντικά και απαιτεί στοχευμένο σχεδιασμό.

Βήμα 2: Αξιολόγηση μετρήσεων απόδοσης

Βασικές μετρήσεις:

●Τραχύτητα επιφάνειας (Ra): ≤0,8μm (η επιφάνεια επαφής πρέπει να είναι ≤0,4μm)
●Αντοχή σύνδεσης επικάλυψης: ≥15MPa (πρότυπο ASTM C633)
●Παραμόρφωση υψηλής θερμοκρασίας (600℃): ≤0.1mm/m (δοκιμή 24 ωρών)

Βήμα 3: Επαλήθευση συμβατότητας

● Αντιστοίχιση εξοπλισμού: Επιβεβαιώστε το μέγεθος της διεπαφής με τα κύρια μοντέλα όπως AMAT Centura, centrotherm PECVD κ.λπ.
● Δοκιμαστική δοκιμή παραγωγής: Συνιστάται η διεξαγωγή μιας μικρής δοκιμής παρτίδας 50-100 τεμαχίων για την επαλήθευση της ομοιομορφίας της επικάλυψης (τυπική απόκλιση πάχους μεμβράνης <3%).

3.2 Βέλτιστες πρακτικές για χρήση και συντήρηση

Προδιαγραφές λειτουργίας:

✔Διαδικασία προκαθαρισμού:

● Πριν από την πρώτη χρήση, το Xinzhou πρέπει να βομβαρδιστεί με πλάσμα Ar για 30 λεπτά για να απομακρυνθούν οι ακαθαρσίες που έχουν προσροφηθεί στην επιφάνεια.

●Μετά από κάθε παρτίδα διεργασίας, το SC1 (NH₄OH:H₂O₂:H₂O=1:1:5) χρησιμοποιείται για καθαρισμό και απομάκρυνση οργανικών υπολειμμάτων.

✔ Φόρτωση ταμπού:

●Απαγορεύεται η υπερφόρτωση (π.χ. η μέγιστη χωρητικότητα έχει σχεδιαστεί για 50 τεμάχια, αλλά το πραγματικό φορτίο θα πρέπει να είναι ≤ 45 τεμάχια για να υπάρχει χώρος για επέκταση).

●Η άκρη της πλακέτας πρέπει να απέχει ≥2 mm από το άκρο της δεξαμενής του σκάφους για να αποφευχθούν τα φαινόμενα από τις άκρες του πλάσματος.

✔ Συμβουλές για παράταση ζωής

● Επισκευή επίστρωσης: Όταν η τραχύτητα της επιφάνειας Ra>1,2μm, η επίστρωση SiC μπορεί να επανατοποθετηθεί με καρδιαγγειακή νόσο (το κόστος είναι 40% χαμηλότερο από την αντικατάσταση).

✔ Τακτικές εξετάσεις:

● Μηνιαία: Ελέγξτε την ακεραιότητα της επικάλυψης χρησιμοποιώντας συμβολομετρία λευκού φωτός.
●Τριμηνιαία: Αναλύστε τον βαθμό κρυστάλλωσης του σκάφους μέσω XRD (το σκάφος με κρυσταλλική φάση > 5% πρέπει να αντικατασταθεί).

4. Ποια είναι τα συνηθισμένα προβλήματα;

Ε1: Μπορεί τοΣκάφος PECVDνα χρησιμοποιηθεί στη διαδικασία LPCVD;

Α: Δεν συνιστάται! Το LPCVD έχει υψηλότερη θερμοκρασία (συνήθως 800-1100°C) και πρέπει να αντέχει σε υψηλότερη πίεση αερίου. Απαιτεί τη χρήση υλικών που είναι πιο ανθεκτικά στις μεταβολές της θερμοκρασίας (όπως ισοστατικός γραφίτης) και ο σχεδιασμός της υποδοχής πρέπει να λαμβάνει υπόψη την αντιστάθμιση θερμικής διαστολής.
Ε2: Πώς μπορώ να διαπιστώσω εάν το αμάξωμα του σκάφους έχει υποστεί βλάβη;

Α: Διακόψτε αμέσως τη χρήση εάν εμφανιστούν τα ακόλουθα συμπτώματα:
Οι ρωγμές ή το ξεφλούδισμα της επίστρωσης είναι ορατά με γυμνό μάτι.
Η τυπική απόκλιση της ομοιομορφίας της επικάλυψης πλακιδίων ήταν >5% για τρεις συνεχόμενες παρτίδες.
Ο βαθμός κενού του θαλάμου διεργασίας μειώθηκε κατά περισσότερο από 10%.

Ε3: Σκάφος από γραφίτη έναντι σκάφους από χαλαζία, πώς να επιλέξετε;

Συμπέρασμα: Τα σκάφη από γραφίτη προτιμώνται για σενάρια μαζικής παραγωγής, ενώ τα σκάφη από χαλαζία λαμβάνονται υπόψη για επιστημονική έρευνα/ειδικές διεργασίες.

Σύναψη:

Αν και τοΣκάφος PECVDδεν είναι ο κύριος εξοπλισμός, είναι ο «σιωπηλός φύλακας» της σταθερότητας της διαδικασίας. Από την επιλογή έως τη συντήρηση, κάθε λεπτομέρεια μπορεί να γίνει ένα βασικό σημείο ανακάλυψης για τη βελτίωση της απόδοσης. Ελπίζω ότι αυτός ο οδηγός θα σας βοηθήσει να διεισδύσετε στην τεχνική ομίχλη και να βρείτε τη βέλτιστη λύση για τη μείωση του κόστους και τη βελτίωση της αποδοτικότητας!