Bagaimana untuk memilih, menggunakan dan mengekalkan bot PECVD?

1. Apakah bot PECVD?

1.1 Definisi dan fungsi teras

Bot PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) ialah alat teras yang digunakan untuk membawa wafer atau substrat dalam proses PECVD. Ia perlu berfungsi secara stabil dalam persekitaran suhu tinggi (300-600°C), teraktif plasma dan gas menghakis (seperti SiH₄, NH₃). Fungsi utamanya termasuk:

● Kedudukan yang tepat: pastikan jarak wafer seragam dan elakkan gangguan salutan.
● Kawalan medan terma: mengoptimumkan taburan suhu dan meningkatkan keseragaman filem.
● Penghalang anti-pencemaran: Mengasingkan plasma daripada rongga peralatan untuk mengurangkan risiko pencemaran logam.

1.2 Struktur dan bahan biasa

Pemilihan bahan:

● Bot grafit (pilihan arus perdana): kekonduksian haba yang tinggi, rintangan suhu tinggi, kos rendah, tetapi memerlukan salutan untuk mengelakkan kakisan gas.
●Bot kuarza: Ketulenan sangat tinggi, tahan kimia, tetapi sangat rapuh dan mahal.
●Seramik (seperti Al₂O₃): tahan haus, sesuai untuk pengeluaran frekuensi tinggi, tetapi kekonduksian terma yang lemah.

Ciri reka bentuk utama:

● Jarak slot: Padankan ketebalan wafer (seperti toleransi 0.3-1mm).
●Reka bentuk lubang aliran udara: mengoptimumkan pengedaran gas tindak balas dan mengurangkan kesan tepi.
●Salutan permukaan: Salutan SiC, TaC atau DLC (karbon seperti berlian) biasa untuk memanjangkan hayat perkhidmatan.

2. Mengapakah kita mesti memberi perhatian kepada prestasi bot PECVD?

2.1 Empat faktor utama yang secara langsung mempengaruhi hasil proses

✔ Kawalan Pencemaran:
Kekotoran dalam badan bot (seperti Fe dan Na) meruap pada suhu tinggi, menyebabkan lubang jarum atau kebocoran dalam filem.
Pengelupasan salutan akan memperkenalkan zarah dan menyebabkan kecacatan salutan (contohnya, zarah > 0.3μm boleh menyebabkan kecekapan bateri menurun sebanyak 0.5%).

✔ Keseragaman medan haba:
Pengaliran haba yang tidak sekata bot grafit PECVD akan membawa kepada perbezaan dalam ketebalan filem (contohnya, di bawah keperluan keseragaman ±5%, perbezaan suhu perlu kurang daripada 10°C).

✔ Keserasian plasma:
Bahan yang tidak betul boleh menyebabkan pelepasan tidak normal dan merosakkan wafer atau elektrod peranti.

✔ Hayat perkhidmatan dan kos:
Badan bot berkualiti rendah perlu diganti dengan kerap (cth sebulan sekali), dan kos penyelenggaraan tahunan adalah mahal.

3. Bagaimana untuk memilih, menggunakan dan menyelenggara bot PECVD?

3.1 Kaedah pemilihan tiga langkah

Langkah 1: Jelaskan parameter proses

● Julat suhu: Salutan grafit + SiC boleh dipilih di bawah 450°C, dan kuarza atau seramik diperlukan melebihi 600°C.
●Jenis gas: Apabila mengandungi gas menghakis seperti Cl2dan F-, salutan berketumpatan tinggi mesti digunakan.
●Saiz wafer: Kekuatan struktur bot 8 inci/12 inci berbeza dengan ketara dan memerlukan reka bentuk yang disasarkan.

Langkah 2: Nilaikan metrik prestasi

Metrik Utama :

●Kekasaran permukaan (Ra): ≤0.8μm (permukaan sentuhan perlu ≤0.4μm)
●Kekuatan ikatan salutan: ≥15MPa (standard ASTM C633)
●Ubah bentuk suhu tinggi (600 ℃): ≤0.1mm/m (ujian 24 jam)

Langkah 3: Sahkan keserasian

● Padanan peralatan: Sahkan saiz antara muka dengan model arus perdana seperti AMAT Centura, centrotherm PECVD, dsb.
● Ujian pengeluaran percubaan: Adalah disyorkan untuk menjalankan ujian kelompok kecil sebanyak 50-100 keping untuk mengesahkan keseragaman salutan (sisihan piawai ketebalan filem <3%).

3.2 Amalan Terbaik untuk Penggunaan dan Penyelenggaraan

Spesifikasi Operasi:

✔Proses pra-pembersihan:

● Sebelum penggunaan pertama, Xinzhou perlu dihujani dengan Ar plasma selama 30 minit untuk menghilangkan kekotoran yang terjerap pada permukaan.

●Selepas setiap kumpulan proses, SC1 (NH₄OH:H₂O₂:H₂O=1:1:5) digunakan untuk pembersihan untuk membuang sisa organik.

✔ memuatkan pantang larang:

●Lebihan muatan adalah dilarang (cth kapasiti maksimum direka untuk menjadi 50 keping, tetapi beban sebenar hendaklah ≤ 45 keping untuk menempah ruang untuk pengembangan).

●Tepi wafer mestilah ≥2mm dari hujung tangki bot untuk mengelakkan kesan tepi plasma.

✔ Petua untuk Memanjangkan Umur

● Pembaikan salutan: Apabila kekasaran permukaan Ra＞1.2μm, salutan SiC boleh didepositkan semula oleh CVD (kos adalah 40% lebih rendah daripada penggantian).

✔ Ujian biasa:

● Bulanan: Periksa integriti salutan menggunakan interferometri cahaya putih.
●Setiap suku tahun: Analisis tahap penghabluran bot melalui XRD (bot wafer kuarza dengan fasa kristal > 5% perlu diganti).

4. Apakah masalah biasa?

S1: Bolehkahbot PECVDdigunakan dalam proses LPCVD?

A: Tidak disyorkan! LPCVD mempunyai suhu yang lebih tinggi (biasanya 800-1100°C) dan perlu menahan tekanan gas yang lebih tinggi. Ia memerlukan penggunaan bahan yang lebih tahan terhadap perubahan suhu (seperti grafit isostatik), dan reka bentuk slot perlu mempertimbangkan pampasan pengembangan haba.
S2: Bagaimana untuk menentukan sama ada badan bot telah gagal?

J: Hentikan penggunaan segera jika gejala berikut berlaku:
Keretakan atau pengelupasan lapisan boleh dilihat dengan mata kasar.
Sisihan piawai keseragaman salutan wafer telah >5% untuk tiga kelompok berturut-turut.
Tahap vakum ruang proses menurun lebih daripada 10%.

S3: Bot grafit vs bot kuarza, bagaimana untuk memilih？

Kesimpulan : Bot grafit lebih disukai untuk senario pengeluaran besar-besaran, manakala bot kuarza dipertimbangkan untuk penyelidikan saintifik/proses khas.

Kesimpulan:

Walaupunbot PECVDbukan peralatan utama, ia adalah "penjaga senyap" kestabilan proses. Dari pemilihan hingga penyelenggaraan, setiap perincian mungkin menjadi titik terobosan utama untuk peningkatan hasil. Saya harap panduan ini akan membantu anda menembusi kabus teknikal dan mencari penyelesaian optimum untuk pengurangan kos dan peningkatan kecekapan!