Come scegliere, utilizzare e manutenere un'imbarcazione PECVD?

1. Che cosa è un'imbarcazione PECVD?

1.1 Definizione e funzioni principali

La barca PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) è uno strumento fondamentale utilizzato per trasportare wafer o substrati nel processo PECVD. Deve funzionare stabilmente in un ambiente ad alta temperatura (300-600 °C), attivato al plasma e con gas corrosivi (come SiH₄, NH₃). Le sue funzioni principali includono:

● Posizionamento preciso: assicura una spaziatura uniforme tra i wafer ed evita interferenze con il rivestimento.
● Controllo del campo termico: ottimizza la distribuzione della temperatura e migliora l'uniformità della pellicola.
● Barriera anti-inquinamento: isola il plasma dalla cavità dell'apparecchiatura per ridurre il rischio di contaminazione metallica.

1.2 Strutture e materiali tipici

Selezione del materiale:

● Barca in grafite (scelta comune): elevata conduttività termica, resistenza alle alte temperature, basso costo, ma richiede un rivestimento per prevenire la corrosione da gas.
●Barca di quarzo: purezza elevatissima, resistenza chimica, ma elevata fragilità e costosa.
●Ceramica (come Al₂O₃): resistente all'usura, adatta alla produzione ad alta frequenza, ma scarsa conduttività termica.

Caratteristiche principali del design:

● Spaziatura delle fessure: adattare lo spessore del wafer (ad esempio tolleranza 0,3-1 mm).
●Progettazione del foro di flusso dell'aria: ottimizza la distribuzione del gas di reazione e riduce l'effetto bordo.
●Rivestimento superficiale: rivestimento comune in SiC, TaC o DLC (carbonio simile al diamante) per prolungare la durata utile.

2. Perché dobbiamo prestare attenzione alle prestazioni delle imbarcazioni PECVD?

2.1 Quattro fattori principali che influenzano direttamente la resa del processo

✔ Controllo dell'inquinamento:
Le impurità presenti nel corpo dell'imbarcazione (come Fe e Na) si volatilizzano ad alte temperature, causando fori o perdite nella pellicola.
Il distacco del rivestimento introdurrà particelle e causerà difetti nel rivestimento (ad esempio, particelle > 0,3μm possono causare una riduzione dell'efficienza della batteria dello 0,5%).

✔ Uniformità del campo termico:
La conduzione termica non uniforme della barchetta di grafite PECVD comporterà differenze nello spessore della pellicola (ad esempio, in base al requisito di uniformità di ±5%, la differenza di temperatura deve essere inferiore a 10°C).

✔ Compatibilità con il plasma:
Materiali inadatti possono causare scariche anomale e danneggiare il wafer o gli elettrodi del dispositivo.

✔ Durata e costi di servizio:
Gli scafi delle barche di bassa qualità devono essere sostituiti frequentemente (ad esempio una volta al mese) e i costi di manutenzione annuale sono elevati.

3. Come scegliere, utilizzare e manutenere un'imbarcazione PECVD?

3.1 Metodo di selezione in tre fasi

Fase 1: chiarire i parametri del processo

● Intervallo di temperatura: al di sotto di 450°C è possibile scegliere il rivestimento in grafite + SiC, mentre al di sopra di 600°C è richiesto il rivestimento in quarzo o ceramica.
●Tipo di gas: quando si contengono gas corrosivi come Cl2 e F-, è necessario utilizzare un rivestimento ad alta densità.
●Dimensioni del wafer: la resistenza della struttura dell'imbarcazione da 8/12 pollici è notevolmente diversa e richiede una progettazione mirata.

Fase 2: valutare le metriche delle prestazioni

Metriche chiave:

●Rugosità superficiale (Ra): ≤0,8μm (la superficie di contatto deve essere ≤0,4μm)
●Resistenza del legame del rivestimento: ≥15 MPa (standard ASTM C633)
●Deformazione ad alta temperatura (600℃): ≤0,1 mm/m (test di 24 ore)

Passaggio 3: verifica la compatibilità

● Corrispondenza delle apparecchiature: confermare le dimensioni dell'interfaccia con i modelli più diffusi, quali AMAT Centura, centrotherm PECVD, ecc.
● Test di produzione di prova: si consiglia di condurre un test su piccoli lotti di 50-100 pezzi per verificare l'uniformità del rivestimento (deviazione standard dello spessore della pellicola <3%).

3.2 Buone pratiche per l'utilizzo e la manutenzione

Specifiche operative:

✔Processo di pre-pulizia:

● Prima del primo utilizzo, Xinzhou deve essere bombardato con plasma Ar per 30 minuti per rimuovere le impurità assorbite sulla superficie.

●Dopo ogni lotto di processo, SC1 (NH₄OH:H₂O₂:H₂O=1:1:5) viene utilizzato per la pulizia per rimuovere i residui organici.

✔ Caricamento dei tabù:

●È vietato il sovraccarico (ad esempio la capacità massima è progettata per essere di 50 pezzi, ma il carico effettivo dovrebbe essere ≤ 45 pezzi per riservare spazio per eventuali espansioni).

●Il bordo del wafer deve trovarsi a una distanza ≥2 mm dall'estremità del serbatoio della barca per evitare effetti di bordo dovuti al plasma.

✔ Consigli per prolungare la vita

● Riparazione del rivestimento: quando la rugosità superficiale Ra＞1,2μm, il rivestimento in SiC può essere ridepositato tramite CVD (il costo è inferiore del 40% rispetto alla sostituzione).

✔ Test regolari:

● Mensilmente: verificare l'integrità del rivestimento mediante interferometria a luce bianca.
●Trimestralmente: analizzare il grado di cristallizzazione della barchetta tramite XRD (la barchetta in wafer di quarzo con fase cristallina > 5% deve essere sostituita).

4. Quali sono i problemi più comuni?

D1: Può ilBarca PECVDessere utilizzato nel processo LPCVD?

R: Sconsigliato! L'LPCVD ha una temperatura più elevata (solitamente 800-1100 °C) e deve resistere a una maggiore pressione del gas. Richiede l'utilizzo di materiali più resistenti alle variazioni di temperatura (come la grafite isostatica) e il design della fessura deve tenere conto della compensazione dell'espansione termica.
D2: Come si fa a stabilire se lo scafo dell'imbarcazione ha ceduto?

A: Interrompere immediatamente l'uso se si verificano i seguenti sintomi:
Le crepe o le scrostature del rivestimento sono visibili a occhio nudo.
La deviazione standard dell'uniformità del rivestimento dei wafer è stata >5% per tre lotti consecutivi.
Il grado di vuoto della camera di processo è diminuito di oltre il 10%.

D3: Barca in grafite vs. barca in quarzo, come scegliere?

Conclusione: le barchette in grafite sono preferite per scenari di produzione di massa, mentre quelle in quarzo sono prese in considerazione per la ricerca scientifica/processi speciali.

Conclusione:

Sebbene ilBarca PECVDNon è l'attrezzatura principale, ma il "guardiano silenzioso" della stabilità del processo. Dalla selezione alla manutenzione, ogni dettaglio può diventare un punto di svolta fondamentale per il miglioramento della resa. Spero che questa guida vi aiuti a districarvi nella nebbia tecnica e a trovare la soluzione ottimale per ridurre i costi e migliorare l'efficienza!