Bagaimana memilih, menggunakan dan merawat perahu PECVD?

1. Apa itu perahu PECVD?

1.1 Definisi dan fungsi inti

Perahu PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) merupakan alat inti yang digunakan untuk membawa wafer atau substrat dalam proses PECVD. Perahu ini harus bekerja secara stabil dalam lingkungan bersuhu tinggi (300-600°C), berpengaktifan plasma, dan gas korosif (seperti SiH₄, NH₃). Fungsi utamanya meliputi:

● Penempatan yang tepat: memastikan jarak wafer yang seragam dan menghindari gangguan pelapisan.
● Kontrol medan termal: mengoptimalkan distribusi suhu dan meningkatkan keseragaman film.
● Penghalang antipolusi: Mengisolasi plasma dari rongga peralatan untuk mengurangi risiko kontaminasi logam.

1.2 Struktur dan material khas

Pemilihan bahan:

● Perahu grafit (pilihan utama): konduktivitas termal tinggi, tahan suhu tinggi, biaya rendah, tetapi memerlukan pelapisan untuk mencegah korosi gas.
●Perahu kuarsa: Kemurnian sangat tinggi, tahan bahan kimia, tetapi sangat rapuh dan mahal.
●Keramik (seperti Al₂O₃): tahan aus, cocok untuk produksi frekuensi tinggi, tetapi konduktivitas termalnya buruk.

Fitur desain utama:

● Jarak slot: Sesuaikan ketebalan wafer (seperti toleransi 0,3-1 mm).
●Desain lubang aliran udara: mengoptimalkan distribusi gas reaksi dan mengurangi efek tepi.
●Pelapisan permukaan: Pelapisan SiC, TaC atau DLC (karbon seperti berlian) umum untuk memperpanjang masa pakai.

2. Mengapa kita harus memperhatikan kinerja kapal PECVD?

2.1 Empat faktor utama yang secara langsung mempengaruhi hasil proses

✔ Pengendalian Polusi:
Kotoran dalam badan perahu (seperti Fe dan Na) menguap pada suhu tinggi, menyebabkan lubang kecil atau kebocoran pada film.
Pengelupasan lapisan akan menimbulkan partikel dan menyebabkan cacat lapisan (misalnya, partikel > 0,3μm dapat menyebabkan efisiensi baterai turun hingga 0,5%).

✔ Keseragaman medan termal:
Konduksi panas yang tidak merata pada perahu grafit PECVD akan menyebabkan perbedaan ketebalan film (misalnya, di bawah persyaratan keseragaman ±5%, perbedaan suhu harus kurang dari 10°C).

✔ Kompatibilitas plasma:
Bahan yang tidak tepat dapat menyebabkan pelepasan muatan abnormal dan merusak wafer atau elektroda perangkat.

✔ Masa pakai dan biaya:
Lambung perahu berkualitas rendah perlu diganti secara berkala (misalnya sebulan sekali), dan biaya perawatan tahunannya mahal.

3. Bagaimana memilih, menggunakan dan merawat perahu PECVD?

3.1 Metode pemilihan tiga langkah

Langkah 1: Klarifikasi parameter proses

● Kisaran suhu: Lapisan Grafit + SiC dapat dipilih di bawah 450°C, dan kuarsa atau keramik diperlukan di atas 600°C.
●Jenis gas: Bila mengandung gas korosif seperti Cl2 dan F-, lapisan berdensitas tinggi harus digunakan.
●Ukuran wafer: Kekuatan struktur perahu 8 inci/12 inci sangat berbeda dan memerlukan desain yang tepat sasaran.

Langkah 2: Mengevaluasi metrik kinerja

Metrik Utama:

●Kekasaran permukaan (Ra): ≤0,8μm (permukaan kontak harus ≤0,4μm)
●Kekuatan ikatan pelapis: ≥15MPa (standar ASTM C633)
●Deformasi suhu tinggi (600℃): ≤0.1mm/m (uji 24 jam)

Langkah 3: Verifikasi kompatibilitas

● Pencocokan peralatan: Konfirmasikan ukuran antarmuka dengan model utama seperti AMAT Centura, centrotherm PECVD, dll.
● Uji produksi percobaan: Disarankan untuk melakukan uji batch kecil sebanyak 50-100 buah untuk memverifikasi keseragaman lapisan (simpangan baku ketebalan film <3%).

3.2 Praktik Terbaik untuk Penggunaan dan Pemeliharaan

Spesifikasi Operasional:

✔Proses pra-pembersihan:

● Sebelum penggunaan pertama, Xinzhou perlu dibombardir dengan plasma Ar selama 30 menit untuk menghilangkan kotoran yang terserap di permukaan.

●Setelah setiap rangkaian proses, SC1 (NH₄OH:H₂O₂:H₂O=1:1:5) digunakan untuk pembersihan guna menghilangkan residu organik.

✔ Memuat tabu:

●Dilarang membawa muatan berlebih (misalnya kapasitas maksimal didesain 50 buah, namun muatan aktualnya harus ≤ 45 buah untuk menyisakan ruang untuk perluasan).

●Tepi wafer harus berjarak ≥2 mm dari ujung tangki perahu untuk mencegah efek tepi plasma.

✔ Tips Memperpanjang Umur

● Perbaikan pelapisan: Ketika kekasaran permukaan Ra＞1,2μm, lapisan SiC dapat diendapkan kembali dengan CVD (biayanya 40% lebih rendah daripada penggantian).

✔ Pengujian rutin:

● Bulanan: Periksa integritas lapisan menggunakan interferometri cahaya putih.
●Triwulanan: Analisis derajat kristalisasi perahu melalui XRD (perahu wafer kuarsa dengan fasa kristal > 5% perlu diganti).

4. Apa saja masalah umum?

Q1: BisakahPerahu PECVDdigunakan dalam proses LPCVD?

A: Tidak direkomendasikan! LPCVD memiliki suhu yang lebih tinggi (biasanya 800-1100°C) dan harus mampu menahan tekanan gas yang lebih tinggi. Diperlukan penggunaan material yang lebih tahan terhadap perubahan suhu (seperti grafit isostatik), dan desain slot perlu mempertimbangkan kompensasi ekspansi termal.
Q2: Bagaimana menentukan apakah bodi perahu telah rusak?

A: Hentikan penggunaan segera jika gejala berikut terjadi:
Retakan atau lapisan terkelupas terlihat dengan mata telanjang.
Simpangan baku keseragaman lapisan wafer telah >5% untuk tiga kelompok berturut-turut.
Derajat vakum di ruang proses turun lebih dari 10%.

Q3: Perahu grafit vs. perahu kuarsa, bagaimana memilih？

Kesimpulan: Perahu grafit lebih disukai untuk skenario produksi massal, sementara perahu kuarsa dipertimbangkan untuk penelitian ilmiah/proses khusus.

Kesimpulan:

MeskipunPerahu PECVDbukanlah peralatan utama, melainkan "penjaga diam-diam" stabilitas proses. Dari pemilihan hingga pemeliharaan, setiap detail dapat menjadi titik terobosan utama untuk peningkatan hasil. Saya harap panduan ini akan membantu Anda menembus kabut teknis dan menemukan solusi optimal untuk pengurangan biaya dan peningkatan efisiensi!