Ako si vybrať, používať a udržiavať loď PECVD?

1. Čo je to loď PECVD?

1.1 Definícia a základné funkcie

PECVD loďka (plazmou vylepšená chemická depozícia z pár) je základný nástroj používaný na prepravu doštičiek alebo substrátov v procese PECVD. Musí stabilne pracovať v prostredí s vysokou teplotou (300 – 600 °C), plazmou aktivovaným a korozívnym plynom (ako napríklad SiH₄, NH₃). Medzi jej hlavné funkcie patrí:

● Presné polohovanie: zabezpečenie rovnomerného rozostupu doštičiek a zabránenie interferencii povlakov.
● Riadenie tepelného poľa: optimalizácia rozloženia teploty a zlepšenie rovnomernosti filmu.
● Bariéra proti znečisteniu: Izoluje plazmu od dutiny zariadenia, aby sa znížilo riziko kontaminácie kovom.

1.2 Typické konštrukcie a materiály

Výber materiálu:

● Grafitová loď (bežná voľba): vysoká tepelná vodivosť, odolnosť voči vysokým teplotám, nízke náklady, ale vyžaduje si náter, aby sa zabránilo korózii plynom.
●Kremeňová loďka: Ultra vysoká čistota, chemicky odolná, ale veľmi krehká a drahá.
●Keramika (ako napríklad Al₂O₃): odolná voči opotrebovaniu, vhodná na vysokofrekvenčnú výrobu, ale má nízku tepelnú vodivosť.

Kľúčové vlastnosti dizajnu:

● Rozstup drážok: Zodpovedajúca hrúbka doštičky (napríklad tolerancia 0,3 – 1 mm).
●Konštrukcia otvoru pre prúdenie vzduchu: optimalizuje distribúciu reakčného plynu a znižuje okrajový efekt.
●Povrchová úprava: Bežný SiC, TaC alebo DLC (diamantový uhlík) povlak na predĺženie životnosti.

2. Prečo musíme venovať pozornosť výkonnosti lodí PECVD?

2.1 Štyri hlavné faktory, ktoré priamo ovplyvňujú výťažnosť procesu

✔ Kontrola znečistenia:
Nečistoty v tele lode (ako napríklad Fe a Na) sa pri vysokých teplotách odparujú, čo spôsobuje dierky alebo úniky vo fólii.
Odlupovanie náteru spôsobí vnášanie častíc a ich defekty (napríklad častice s veľkosťou > 0,3 μm môžu spôsobiť pokles účinnosti batérie o 0,5 %).

✔ Rovnomernosť tepelného poľa:
Nerovnomerné vedenie tepla grafitovou loďkou PECVD povedie k rozdielom v hrúbke filmu (napríklad pri požiadavke na rovnomernosť ± 5 % musí byť teplotný rozdiel menší ako 10 °C).

✔ Kompatibilita s plazmou:
Nesprávne materiály môžu spôsobiť abnormálny výboj a poškodiť wafer alebo elektródy zariadenia.

✔ Životnosť a náklady:
Trupy lodí nízkej kvality je potrebné často vymieňať (napr. raz za mesiac) a ročné náklady na údržbu sú vysoké.

3. Ako si vybrať, používať a udržiavať loď PECVD?

3.1 Trojkroková metóda výberu

Krok 1: Objasnenie procesných parametrov

● Teplotný rozsah: Pod 450 °C je možné zvoliť povlak z grafitu + SiC a nad 600 °C je potrebný kremeň alebo keramika.
●Typ plynu: Ak sú v ňom obsiahnuté korozívne plyny, ako napríklad Cl2 a F⁻, musí sa použiť náter s vysokou hustotou.
●Veľkosť doštičky: Pevnosť konštrukcie lode s rozmermi 8 palcov/12 palcov sa výrazne líši a vyžaduje si cielený návrh.

Krok 2: Vyhodnotenie metrík výkonnosti

Kľúčové metriky:

●Drsnosť povrchu (Ra): ≤0,8 μm (kontaktná plocha musí byť ≤0,4 μm)
●Pevnosť spoja povlaku: ≥15 MPa (štandard ASTM C633)
●Deformácia pri vysokej teplote (600 ℃): ≤0,1 mm/m (24-hodinový test)

Krok 3: Overenie kompatibility

● Zhoda zariadení: Potvrďte veľkosť rozhrania s bežnými modelmi, ako sú AMAT Centura, centrotherm PECVD atď.
● Skúšobná výrobná skúška: Odporúča sa vykonať malú šaržu 50 – 100 kusov, aby sa overila rovnomernosť náteru (štandardná odchýlka hrúbky filmu < 3 %).

3.2 Najlepšie postupy pre používanie a údržbu

Prevádzkové špecifikácie:

✔Proces predčistenia:

● Pred prvým použitím je potrebné Xinzhou bombardovať Ar plazmou po dobu 30 minút, aby sa odstránili nečistoty adsorbované na povrchu.

●Po každej dávke procesu sa na čistenie použije SC1 (NH₄OH:H₂O₂:H₂O=1:1:5) za účelom odstránenia organických zvyškov.

✔ Načítanie tabu:

●Preťažovanie je zakázané (napr. maximálna kapacita je navrhnutá na 50 kusov, ale skutočné zaťaženie by malo byť ≤ 45 kusov, aby sa rezervoval priestor na rozšírenie).

●Okraj doštičky musí byť ≥ 2 mm od konca lodnej nádrže, aby sa zabránilo efektom plazmových okrajov.

✔ Tipy na predĺženie života

● Oprava povlaku: Ak je drsnosť povrchu Ra ＞ 1,2 μm, je možné povlak SiC opätovne naniesť metódou CVD (cena je o 40 % nižšia ako pri výmene).

✔ Pravidelné testovanie:

● Mesačne: Skontrolujte integritu náteru pomocou interferometrie s bielym svetlom.
●Štvrťročne: Analyzujte stupeň kryštalizácie lodičky pomocou XRD (lodičku z kremenných doštičiek s kryštalickou fázou > 5 % je potrebné vymeniť).

4. Aké sú bežné problémy?

Otázka 1: MôžeLoď PECVDpoužiť v procese LPCVD?

A: Neodporúča sa! LPCVD má vyššiu teplotu (zvyčajne 800 – 1100 °C) a musí odolávať vyššiemu tlaku plynu. Vyžaduje si použitie materiálov, ktoré sú odolnejšie voči zmenám teploty (ako napríklad izostatický grafit), a konštrukcia drážky musí zohľadňovať kompenzáciu tepelnej rozťažnosti.
Otázka 2: Ako zistiť, či zlyhalo telo lode?

A: Ak sa objavia nasledujúce príznaky, okamžite prestaňte používať:
Trhliny alebo odlupovanie náteru sú viditeľné voľným okom.
Štandardná odchýlka rovnomernosti povlaku doštičiek bola > 5 % pre tri po sebe nasledujúce šarže.
Stupeň vákua v procesnej komore klesol o viac ako 10 %.

Otázka 3: Grafitová loď verzus kremenná loď, ako si vybrať?

Záver: Grafitové lode sú uprednostňované pre scenáre hromadnej výroby, zatiaľ čo kremenné lode sa zvažujú pre vedecký výskum/špeciálne procesy.

Záver:

HociLoď PECVDnie je hlavným zariadením, ale „tichým strážcom“ stability procesu. Od výberu až po údržbu sa každý detail môže stať kľúčovým bodom prelomu pre zlepšenie výťažnosti. Dúfam, že vám táto príručka pomôže preniknúť do technickej hmly a nájsť optimálne riešenie na zníženie nákladov a zvýšenie efektívnosti!