Hvernig á að velja, nota og viðhalda PECVD bát?

1. Hvað er PECVD-bátur?

1.1 Skilgreining og kjarnastarfsemi

PECVD-bátur (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) er kjarnaverkfæri sem notað er til að flytja skífur eða undirlag í PECVD-ferlinu. Hann þarf að virka stöðugt í umhverfi með miklum hita (300-600°C), plasmavirkjuðu og ætandi gasi (eins og SiH₄, NH₃). Helstu hlutverk hans eru:

● Nákvæm staðsetning: tryggið jafnt bil á milli skífna og forðist truflanir á húðun.
● Stýring á hitasviði: hámarkar dreifingu hita og bætir einsleitni filmunnar.
● Mengunarvarnarhindrun: Einangrar plasma frá búnaðarholi til að draga úr hættu á málmmengun.

1.2 Dæmigert mannvirki og efni

Efnisval:

● Grafítbátur (algengur kostur): mikil varmaleiðni, mikil hitaþol, lágur kostnaður, en þarfnast húðunar til að koma í veg fyrir gastæringu.
●Kvarsbátur: Mjög hreinn, efnaþolinn en mjög brothættur og dýr.
●Keramik (eins og Al₂O₃): slitþolið, hentugt fyrir hátíðniframleiðslu, en léleg varmaleiðni.

Helstu hönnunareiginleikar:

● Bil milli raufa: Passið við þykkt skífunnar (t.d. 0,3-1 mm vikmörk).
●Hönnun loftflæðisgata: hámarkar dreifingu hvarfgass og dregur úr brúnaáhrifum.
●Yfirborðshúðun: Algeng SiC, TaC eða DLC (demantslík kolefni) húðun til að lengja endingartíma.

2. Hvers vegna verðum við að huga að afköstum PECVD-báta?

2.1 Fjórir meginþættir sem hafa bein áhrif á afrakstur ferlisins

✔ Mengunarvarnir:
Óhreinindi í bátsskrokknum (eins og Fe og Na) gufa upp við hátt hitastig og valda nálargötum eða leka í filmunni.
Flögnun húðarinnar mun leiða til agna sem valda húðunargöllum (til dæmis geta agnir > 0,3 μm valdið því að rafgeymisnýtingin lækkar um 0,5%).

✔ Jafnvægi í hitasviði:
Ójöfn varmaleiðni PECVD grafítbátsins mun leiða til mismunandi þykktar filmunnar (til dæmis, við einsleitnikröfu upp á ±5%, þarf hitamunurinn að vera minni en 10°C).

✔ Plasma-samhæfni:
Óviðeigandi efni geta valdið óeðlilegri útskrift og skemmt skífuna eða rafskaut tækisins.

✔ Endingartími og kostnaður:
Ófullnægjandi bátsskrokk þarf að skipta oft út (t.d. einu sinni í mánuði) og árlegur viðhaldskostnaður er dýr.

3. Hvernig á að velja, nota og viðhalda PECVD bát?

3.1 Þriggja þrepa valaðferð

Skref 1: Skýra ferlisbreytur

● Hitastig: Hægt er að velja grafít + SiC húðun undir 450°C og kvars eða keramik er krafist yfir 600°C.
●Tegund gass: Þegar innihalda ætandi lofttegundir eins og Cl2 og F- verður að nota húðun með mikilli þéttleika.
●Stærð skífu: Styrkur 8 tommu/12 tommu bátsburðar er verulega mismunandi og krefst markvissrar hönnunar.

Skref 2: Meta afkastamælikvarða

Lykilmælikvarðar:

●Yfirborðsgrófleiki (Ra): ≤0,8μm (snertiflötur þarf að vera ≤0,4μm)
●Styrkur húðunartengis: ≥15MPa (ASTM C633 staðall)
●Háhitaaflögun (600℃): ≤0,1 mm/m (24 klst. próf)

Skref 3: Staðfesta samhæfni

● Samsvörun búnaðar: Staðfestið stærð tengisins með almennum gerðum eins og AMAT Centura, centrotherm PECVD o.s.frv.
● Tilraunaprófun: Mælt er með að framkvæma litla framleiðslulotu með 50-100 stykkjum til að staðfesta einsleitni húðunarinnar (staðalfrávik filmuþykktar <3%).

3.2 Bestu starfsvenjur við notkun og viðhald

Notkunarupplýsingar:

✔Forhreinsunarferli:

● Fyrir fyrstu notkun þarf að sprengja Xinzhou með Ar-plasma í 30 mínútur til að fjarlægja óhreinindi sem hafa safnast fyrir á yfirborðinu.

●Eftir hverja lotu af ferlinu er SC1 (NH₄OH:H₂O₂:H₂O=1:1:5) notað til að þrífa og fjarlægja lífrænar leifar.

✔ Hleður inn tabú:

●Ofhleðsla er bönnuð (t.d. hámarksrúmmálið er hannað til að vera 50 stykki, en raunverulegt álag ætti að vera ≤ 45 stykki til að geyma pláss fyrir stækkun).

●Brún skífunnar verður að vera ≥2 mm frá enda báttanksins til að koma í veg fyrir áhrif frá plasmabrúninni.

✔ Ráð til að lengja lífið

● Viðgerð á húðun: Þegar yfirborðsgrófleikinn Ra > 1,2 μm er hægt að endurnýja SiC húðunina með CVD (kostnaðurinn er 40% lægri en við endurnýjun).

✔ Regluleg próf:

● Mánaðarlega: Athugið heilleika húðarinnar með hvítu ljósi.
●Ársfjórðungslega: Greinið kristöllunarstig bátsins með XRD (kvarsskífubát með kristalfasa > 5% þarf að skipta út).

4. Hver eru algeng vandamál?

Spurning 1: GeturPECVD báturvera notað í LPCVD ferlinu?

A: Ekki mælt með! LPCVD hefur hærra hitastig (venjulega 800-1100°C) og þarf að þola hærri gasþrýsting. Það krefst notkunar á efnum sem eru meira ónæm fyrir hitabreytingum (eins og ísostatísku grafíti) og raufarhönnunin þarf að taka tillit til varmaþenslujöfnunar.
Spurning 2: Hvernig á að ákvarða hvort báturinn hafi bilað?

A: Hættu notkun strax ef eftirfarandi einkenni koma fram:
Sprungur eða flögnun húðar eru sýnileg berum augum.
Staðalfrávik einsleitni skífuhúðunar hefur verið >5% í þrjár lotur í röð.
Lofttæmisstig vinnsluklefans lækkaði um meira en 10%.

Spurning 3: Grafítbátur vs. kvarsbátur, hvernig á að velja?

Niðurstaða: Grafítbátar eru ákjósanlegir fyrir fjöldaframleiðslu en kvarsbátar eru taldir vera notaðir fyrir vísindarannsóknir/sérstök ferli.

Niðurstaða:

Þó aðPECVD báturer ekki aðalbúnaðurinn, heldur „þögull verndari“ stöðugleika ferlisins. Frá vali til viðhalds getur hvert smáatriði orðið lykilatriði til að auka afköst. Ég vona að þessi handbók hjálpi þér að brjóta niður tæknilega þokuna og finna bestu lausnina til að draga úr kostnaði og auka skilvirkni!