Kuinka valita, käyttää ja huoltaa PECVD-venettä?

1. Mikä on PECVD-vene?

1.1 Määritelmä ja ydintoiminnot

PECVD-vene (plasma-enhanced chemical vapour deposition) on ydintyökalu, jota käytetään kiekkojen tai substraattien kuljettamiseen PECVD-prosessissa. Sen on toimittava vakaasti korkeassa lämpötilassa (300–600 °C), plasmaaktivoidussa ja syövyttävässä kaasuympäristössä (kuten SiH₄, NH₃). Sen päätoimintoihin kuuluvat:

● Tarkka asemointi: varmista tasainen kiekkojen välinen etäisyys ja vältä pinnoitteen häiriöitä.
● Lämpökentän hallinta: optimoi lämpötilan jakautumisen ja parantaa kalvon tasaisuutta.
● Saastumisenesto: Eristää plasman laitteen ontelosta metallikontaminaation riskin vähentämiseksi.

1.2 Tyypilliset rakenteet ja materiaalit

Materiaalivalinta:

● Grafiittivene (valtavirtavalinta): korkea lämmönjohtavuus, korkea lämmönkestävyys, edullinen, mutta vaatii pinnoitteen kaasukorroosion estämiseksi.
●Kvartsivene: Erittäin puhdas, kemiallisesti kestävä, mutta erittäin hauras ja kallis.
●Keraamit (kuten Al₂O₃): kulutusta kestävät, soveltuvat korkeataajuustuotantoon, mutta huono lämmönjohtavuus.

Tärkeimmät suunnitteluominaisuudet:

● Uran väli: Sovita kiekon paksuus (esim. toleranssi 0,3–1 mm).
●Ilmanvirtausreiän suunnittelu: optimoi reaktiokaasun jakautumisen ja vähentää reunavaikutusta.
●Pintakäsittely: Yleinen SiC-, TaC- tai DLC-pinnoite (timantinkaltainen hiili) käyttöiän pidentämiseksi.

2. Miksi meidän on kiinnitettävä huomiota PECVD-veneiden suorituskykyyn?

2.1 Neljä päätekijää, jotka vaikuttavat suoraan prosessin saantoon

✔ Saasteiden torjunta:
Veneen rungon epäpuhtaudet (kuten Fe ja Na) haihtuvat korkeissa lämpötiloissa aiheuttaen kalvoon pieniä reikiä tai vuotoja.
Pinnoitteen kuoriutuminen tuo mukanaan hiukkasia ja aiheuttaa pinnoitevaurioita (esimerkiksi yli 0,3 μm:n hiukkaset voivat aiheuttaa akun hyötysuhteen laskua 0,5 %).

✔ Lämpökentän tasaisuus:
PECVD-grafiittiveneen epätasainen lämmönjohtavuus johtaa kalvonpaksuuden eroihin (esimerkiksi ±5 %:n tasaisuusvaatimuksen täyttyessä lämpötilaeron on oltava alle 10 °C).

✔ Plasmayhteensopivuus:
Väärät materiaalit voivat aiheuttaa epänormaalia purkausta ja vahingoittaa kiekkoa tai laitteen elektrodeja.

✔ Käyttöikä ja kustannukset:
Huonolaatuiset veneen rungot on vaihdettava usein (esim. kerran kuukaudessa), ja vuosittaiset huoltokustannukset ovat kalliit.

3. Kuinka valita, käyttää ja huoltaa PECVD-venettä?

3.1 Kolmivaiheinen valintamenetelmä

Vaihe 1: Selvennä prosessiparametrit

● Lämpötila-alue: Grafiitti- ja piikarbidipinnoite voidaan valita alle 450 °C:n lämpötilassa, ja kvartsi- tai keraaminen pinnoite vaaditaan yli 600 °C:n lämpötilassa.
●Kaasutyyppi: Syövyttävien kaasujen, kuten Cl2:n ja F-:n, kanssa on käytettävä tiheää pinnoitetta.
●Kiekkojen koko: 8-tuumaisen/12-tuumaisen veneen rakenteen lujuus on merkittävästi erilainen ja vaatii kohdennettua suunnittelua.

Vaihe 2: Arvioi suorituskykymittareita

Keskeiset mittarit:

●Pinnan karheus (Ra): ≤0,8 μm (kosketuspinnan on oltava ≤0,4 μm)
●Pinnoitteen sidoslujuus: ≥15MPa (ASTM C633 -standardi)
●Korkean lämpötilan muodonmuutos (600 ℃): ≤0,1 mm/m (24 tunnin testi)

Vaihe 3: Yhteensopivuuden varmistaminen

● Laitteiden yhteensovitus: Vahvista liitännän koko valtavirran mallien, kuten AMAT Centuran, centrotherm PECVD:n jne., kanssa.
● Koetuotantokoe: Pinnoitteen tasaisuuden varmistamiseksi on suositeltavaa suorittaa pieni 50–100 kappaleen eräkoe (kalvonpaksuuden standardipoikkeama <3 %).

3.2 Käyttö- ja ylläpito-ohjeet

Käyttötiedot:

✔Esipuhdistusprosessi:

● Ennen ensimmäistä käyttökertaa Xinzhouta on pommitettava Ar-plasmalla 30 minuutin ajan pinnalle adsorboituneiden epäpuhtauksien poistamiseksi.

●Jokaisen prosessierän jälkeen puhdistukseen käytetään SC1:tä (NH₄OH:H₂O₂:H₂O=1:1:5) orgaanisten jäämien poistamiseksi.

✔ Tabujen lataaminen:

●Ylikuormitus on kielletty (esim. enimmäiskapasiteetti on suunniteltu 50 kappaleelle, mutta todellisen kuorman tulisi olla ≤ 45 kappaletta laajenemistilan varaamiseksi).

●Kiekon reunan on oltava ≥2 mm:n päässä veneen säiliön päädystä plasman reunavaikutusten estämiseksi.

✔ Vinkkejä elämän pidentämiseen

● Pinnoitteen korjaus: Kun pinnan karheus Ra > 1,2 μm, piikarbidipinnoite voidaan kerrostaa uudelleen CVD-menetelmällä (kustannukset ovat 40 % pienemmät kuin vaihdon).

✔ Säännöllinen testaus:

● Kuukausittain: Tarkista pinnoitteen eheys valkoisen valon interferometrialla.
●Neljännesvuosittain: Analysoi veneen kiteytymisaste XRD:llä (kvartsilevyvene, jonka kidefaasi on yli 5 %, on vaihdettava).

4. Mitkä ovat yleisimmät ongelmat?

K1: VoikoPECVD-venevoidaanko sitä käyttää LPCVD-prosessissa?

A: Ei suositella! LPCVD:llä on korkeampi lämpötila (yleensä 800–1100 °C) ja sen on kestettävä korkeampaa kaasunpainetta. Se vaatii materiaalien käyttöä, jotka kestävät paremmin lämpötilan muutoksia (kuten isostaattinen grafiitti), ja uran suunnittelussa on otettava huomioon lämpölaajenemisen kompensointi.
K2: Miten määritetään, onko veneen runko pettänyt?

A: Lopeta käyttö välittömästi, jos ilmenee seuraavia oireita:
Halkeamat tai pinnoitteen irtoaminen näkyvät paljaalla silmällä.
Kiekkojen pinnoitteen tasaisuuden keskihajonta on ollut >5 % kolmen peräkkäisen erän ajan.
Prosessikammion tyhjiöaste laski yli 10 %.

K3: Grafiittivene vs. kvartsivene, miten valita?

Johtopäätös: Grafiittiveneitä suositaan massatuotantoskenaarioissa, kun taas kvartsiveneitä harkitaan tieteelliseen tutkimukseen/erikoisprosesseihin.

Johtopäätös:

VaikkaPECVD-veneei ole päälaite, vaan prosessin vakauden "hiljainen vartija". Valinnasta huoltoon, jokainen yksityiskohta voi olla tärkeä läpimurtopiste tuoton parantamisessa. Toivon, että tämä opas auttaa sinua murtautumaan tekniseen sumuun ja löytämään optimaalisen ratkaisun kustannusten vähentämiseen ja tehokkuuden parantamiseen!