Как выбрать, использовать и обслуживать PECVD-лодку?

1. Что такое PECVD-лодка?

1.1 Определение и основные функции

Лодочка PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) — это основной инструмент, используемый для переноса пластин или подложек в процессе PECVD. Она должна стабильно работать в условиях высокой температуры (300-600°C), плазменно-активированной и коррозионной газовой среды (например, SiH₄, NH₃). Ее основные функции включают:

● Точное позиционирование: обеспечьте равномерное расстояние между пластинами и избегайте помех при нанесении покрытий.
● Управление тепловым полем: оптимизация распределения температуры и улучшение однородности пленки.
● Противозагрязнительный барьер: изолирует плазму от полости оборудования, снижая риск загрязнения металлом.

1.2 Типичные конструкции и материалы

Выбор материала:

● Графитовая лодка (основной выбор): высокая теплопроводность, высокая термостойкость, низкая стоимость, но требует покрытия для предотвращения газовой коррозии.
●Кварцевая лодочка: сверхвысокая чистота, химическая стойкость, но очень хрупкая и дорогая.
●Керамика (например, Al₂O₃): износостойкая, подходит для высокочастотного производства, но плохая теплопроводность.

Основные особенности конструкции:

● Расстояние между слотами: Соответствуйте толщине пластины (например, допуск 0,3–1 мм).
●Конструкция отверстия для потока воздуха: оптимизирует распределение реакционного газа и снижает краевой эффект.
●Покрытие поверхности: обычное покрытие SiC, TaC или DLC (алмазоподобный углерод) для продления срока службы.

2. Почему мы должны обращать внимание на производительность PECVD-лодок?

2.1 Четыре основных фактора, которые напрямую влияют на выход продукта

✔ Контроль загрязнения:
Примеси в корпусе лодочки (например, Fe и Na) испаряются при высоких температурах, вызывая образование отверстий или протечек в пленке.
Отслаивание покрытия приведет к попаданию частиц и возникновению дефектов покрытия (например, частицы размером > 0,3 мкм могут привести к снижению эффективности батареи на 0,5%).

✔ Равномерность теплового поля:
Неравномерная теплопроводность графитовой лодочки PECVD приведет к различиям в толщине пленки (например, при требовании однородности ±5% разница температур должна быть менее 10°C).

✔ Совместимость с плазмой:
Неподходящие материалы могут вызвать аномальный разряд и повредить пластину или электроды устройства.

✔ Срок службы и стоимость:
Корпуса лодок низкого качества приходится часто менять (например, раз в месяц), а ежегодные расходы на техническое обслуживание обходятся дорого.

3. Как выбрать, использовать и обслуживать PECVD-лодку?

3.1 Трехэтапный метод отбора

Шаг 1: Уточнение параметров процесса

● Диапазон температур: ниже 450 °C можно выбрать покрытие графит + SiC, а выше 600 °C требуются кварц или керамика.
●Тип газа: При наличии едких газов, таких как Cl2 и F-, необходимо использовать покрытие высокой плотности.
●Размер пластины: прочность конструкции лодки размером 8 и 12 дюймов существенно отличается и требует целенаправленного проектирования.

Шаг 2: Оцените показатели производительности

Ключевые показатели:

●Шероховатость поверхности (Ra): ≤0,8 мкм (контактная поверхность должна быть ≤0,4 мкм)
●Прочность сцепления покрытия: ≥15 МПа (стандарт ASTM C633)
●Деформация при высокой температуре (600℃): ≤0,1 мм/м (24-часовое испытание)

Шаг 3: Проверка совместимости

● Соответствие оборудования: подтвердите размер интерфейса с основными моделями, такими как AMAT Centura, centrotherm PECVD и т. д.
● Испытание опытной партии продукции: рекомендуется провести испытание небольшой партии из 50–100 штук для проверки однородности покрытия (стандартное отклонение толщины пленки <3%).

3.2 Лучшие практики использования и обслуживания

Эксплуатационные характеристики:

✔Процесс предварительной очистки:

● Перед первым использованием Xinzhou необходимо подвергнуть бомбардировке плазмой Ar в течение 30 минут для удаления примесей, адсорбированных на поверхности.

●После каждой партии процесса для очистки от органических остатков используется SC1 (NH₄OH:H₂O₂:H₂O=1:1:5).

✔ Загрузка табу:

●Перегрузка запрещена (например, максимальная вместимость составляет 50 штук, но фактическая загрузка должна быть ≤ 45 штук, чтобы оставить место для расширения).

●Край пластины должен находиться на расстоянии ≥2 мм от конца резервуара-лодочки, чтобы предотвратить плазменные краевые эффекты.

✔ Советы по продлению жизни

● Ремонт покрытия: если шероховатость поверхности Ra＞1,2 мкм, покрытие SiC можно повторно нанести методом химического осаждения из газовой фазы (стоимость на 40% ниже, чем замена).

✔ Регулярное тестирование:

● Ежемесячно: проверяйте целостность покрытия с помощью интерферометрии белого света.
●Ежеквартально: Анализируйте степень кристаллизации лодочки с помощью рентгеновской дифракции (кварцевую пластину с кристаллической фазой > 5% необходимо заменить).

4. Каковы наиболее распространённые проблемы?

В1: Может лиЛодка PECVDиспользоваться в процессе LPCVD?

A: Не рекомендуется! LPCVD имеет более высокую температуру (обычно 800-1100°C) и должен выдерживать более высокое давление газа. Он требует использования материалов, более устойчивых к изменениям температуры (например, изостатический графит), а конструкция слота должна учитывать компенсацию теплового расширения.
В2: Как определить, вышел ли из строя корпус лодки?

A: Немедленно прекратите использование, если возникнут следующие симптомы:
Трещины или отслоение покрытия видны невооруженным глазом.
Стандартное отклонение равномерности покрытия пластин составило >5% для трех последовательных партий.
Степень вакуума в технологической камере снизилась более чем на 10%.

В3: Графитовая или кварцевая лодка, как выбрать?

Вывод: Графитовые лодочки предпочтительны для сценариев массового производства, в то время как кварцевые лодочки рассматриваются для научных исследований/специальных процессов.

Заключение:

ХотяЛодка PECVDне является основным оборудованием, это «молчаливый страж» стабильности процесса. От выбора до обслуживания, каждая деталь может стать ключевой точкой прорыва для повышения урожайности. Надеюсь, это руководство поможет вам проникнуть в технический туман и найти оптимальное решение для снижения затрат и повышения эффективности!