Kuidas valida, kasutada ja hooldada PECVD paati?

1. Mis on PECVD-paat?

1.1 Määratlus ja põhifunktsioonid

PECVD-paat (plasma abil aktiveeritud keemiline aurustamine) on põhivahend, mida kasutatakse PECVD-protsessis vahvlite või substraatide transportimiseks. See peab stabiilselt töötama kõrge temperatuuriga (300–600 °C), plasmaaktiveeritud ja söövitavas gaasikeskkonnas (näiteks SiH₄, NH₃). Selle peamised funktsioonid on järgmised:

● Täpne positsioneerimine: tagage ühtlane kiipide vahekaugus ja vältige kattekihi segamist.
● Termovälja kontroll: optimeerib temperatuurijaotust ja parandab kile ühtlust.
● Saastevastane barjäär: Eraldab plasma seadme õõnsusest, et vähendada metalli saastumise ohtu.

1.2 Tüüpilised konstruktsioonid ja materjalid

Materjali valik:

● Grafiidist paat (peavoolu valik): kõrge soojusjuhtivus, kõrge temperatuuritaluvus, madal hind, kuid vajab gaasikorrosiooni vältimiseks katet.
●Kvartspaat: ülikõrge puhtusastmega, keemiliselt vastupidav, kuid väga habras ja kallis.
●Keraamika (näiteks Al₂O₃): kulumiskindel, sobib kõrgsageduslikuks tootmiseks, kuid halva soojusjuhtivusega.

Peamised disainifunktsioonid:

● Pesade vahekaugus: sobitage kiibi paksusega (näiteks tolerants 0,3–1 mm).
●Õhuvooluava disain: optimeerib reaktsioonigaasi jaotust ja vähendab servaefekti.
●Pinnakate: tavaline SiC, TaC või DLC (teemantlaadne süsinik) kate kasutusea pikendamiseks.

2. Miks peame PECVD-paatide jõudlusele tähelepanu pöörama?

2.1 Neli peamist tegurit, mis otseselt mõjutavad protsessi saagikust

✔ Reostuse kontroll:
Paadi keres olevad lisandid (näiteks Fe ja Na) lenduvad kõrgel temperatuuril, põhjustades kilesse nõelaauku või lekkeid.
Katte koorumine toob kaasa osakesi ja põhjustab katte defekte (näiteks osakesed > 0,3 μm võivad põhjustada aku efektiivsuse langust 0,5%).

✔ Soojusvälja ühtlus:
PECVD grafiidist paadi ebaühtlane soojusjuhtivus põhjustab kile paksuse erinevusi (näiteks ±5% ühtlusnõude korral peab temperatuuri erinevus olema alla 10 °C).

✔ Plasma ühilduvus:
Ebaõiged materjalid võivad põhjustada ebanormaalset tühjenemist ja kahjustada kiipi või seadme elektroode.

✔ Kasutusiga ja maksumus:
Madala kvaliteediga paadikered vajavad sagedast vahetamist (nt kord kuus) ning iga-aastased hoolduskulud on kallid.

3. Kuidas valida, kasutada ja hooldada PECVD paati?

3.1 Kolmeastmeline valikumeetod

1. samm: selgitage protsessi parameetreid

● Temperatuurivahemik: Grafiit + SiC-katet saab valida alla 450 °C ja kvarts- või keraamikakatet üle 600 °C.
●Gaasi tüüp: Söövitavate gaaside, näiteks Cl2 ja F-, sisalduse korral tuleb kasutada suure tihedusega katet.
●Kihi suurus: 8-tollise/12-tollise paadi konstruktsiooni tugevus on oluliselt erinev ja nõuab sihipärast projekteerimist.

2. samm: hinnake tulemuslikkuse näitajaid

Peamised mõõdikud:

●Pinna karedus (Ra): ≤0,8 μm (kontaktpind peab olema ≤0,4 μm)
●Katte nakketugevus: ≥15MPa (ASTM C633 standard)
●Kõrgtemperatuuriline deformatsioon (600 ℃): ≤0,1 mm/m (24-tunnine test)

3. samm: ühilduvuse kontrollimine

● Seadmete sobitamine: kinnitage liidese suurus tavamudelitega, näiteks AMAT Centura, centrotherm PECVD jne.
● Proovitootmise katse: Katte ühtluse kontrollimiseks on soovitatav läbi viia väike partiikatse, mis koosneb 50–100 tükist (kile paksuse standardhälve <3%).

3.2 Parimad tavad kasutamiseks ja hooldamiseks

Töö spetsifikatsioonid:

✔Eelpuhastusprotsess:

● Enne esmakordset kasutamist tuleb Xinzhoud 30 minutit pommitada Ar-plasmaga, et eemaldada pinnale adsorbeerunud lisandid.

●Pärast iga protsessipartiid kasutatakse puhastamiseks SC1 (NH₄OH:H₂O₂:H₂O=1:1:5) orgaaniliste jääkide eemaldamiseks.

✔ Tabude laadimine:

●Ülekoormamine on keelatud (nt maksimaalne kandevõime on 50 tükki, kuid tegelik koormus peaks olema ≤ 45 tükki, et jätta ruumi paisumiseks).

●Plasma servaefektide vältimiseks peab vahvli serv olema paadipaagi otsast ≥2 mm kaugusel.

✔ Näpunäited eluea pikendamiseks

● Katte parandamine: Kui pinna karedus Ra> 1,2 μm, saab SiC-katte uuesti sadestada CVD-meetodil (maksumus on 40% madalam kui asendamisel).

✔ Regulaarne testimine:

● Iga kuu: kontrollige katte terviklikkust valge valguse interferomeetria abil.
●Iga kvarts: analüüsige paadi kristallisatsiooniastet röntgendifraktsiooni abil (kvartsplaat, mille kristallfaasi sisaldus on > 5%), tuleb välja vahetada).

4. Millised on levinumad probleemid?

K1: KasPECVD paatKas seda saab kasutada LPCVD protsessis?

A: Ei ole soovitatav! LPCVD-l on kõrgem temperatuur (tavaliselt 800–1100 °C) ja see peab vastu pidama kõrgemale gaasirõhule. See nõuab temperatuurimuutustele vastupidavamate materjalide (näiteks isostaatilise grafiidi) kasutamist ning pilu konstruktsioonis tuleb arvestada soojuspaisumise kompenseerimisega.
K2: Kuidas teha kindlaks, kas paadi kere on purunenud?

A: Lõpetage kohe kasutamine, kui ilmnevad järgmised sümptomid:
Praod või katte koorumine on palja silmaga nähtavad.
Vahvli katte ühtluse standardhälve on kolme järjestikuse partii puhul olnud >5%.
Protsessikambri vaakumi aste langes enam kui 10%.

Q3: Grafiidist paat vs. kvartsist paat, kuidas valida？

Kokkuvõte: Grafiidist paate eelistatakse masstootmise stsenaariumide jaoks, kvartsist paate aga teaduslikeks uuringuteks/eriprotsessideks.

Järeldus:

KuigiPECVD paatei ole peamine seade, vaid protsessi stabiilsuse „vaikne kaitsja“. Valikust hoolduseni võib iga detail saada oluliseks läbimurdepunktiks tootlikkuse parandamisel. Loodan, et see juhend aitab teil tehnilisest udust läbi murda ja leida optimaalse lahenduse kulude vähendamiseks ja efektiivsuse parandamiseks!