Як вибрати, використовувати та обслуговувати човен PECVD?

1. Що таке човен PECVD?

1.1 Визначення та основні функції

Човник PECVD (плазмохімічне осадження з парової фази) – це основний інструмент, який використовується для перенесення пластин або підкладок у процесі PECVD. Він повинен стабільно працювати в середовищі високої температури (300-600°C), активованого плазмою та агресивного газу (такого як SiH₄, NH₃). Його основні функції включають:

● Точне позиціонування: забезпечення рівномірної відстані між пластинами та уникнення перешкод у покритті.
● Контроль теплового поля: оптимізація розподілу температури та покращення однорідності плівки.
● Бар'єр проти забруднення: ізолює плазму від порожнини обладнання, щоб зменшити ризик забруднення металом.

1.2 Типові конструкції та матеріали

Вибір матеріалу:

● Графітовий човен (основний вибір): висока теплопровідність, стійкість до високих температур, низька вартість, але потребує покриття для запобігання газовій корозії.
●Кварцовий човен: Надвисокої чистоти, хімічно стійкий, але дуже крихкий і дорогий.
●Кераміка (наприклад, Al₂O₃): зносостійка, придатна для високочастотного виробництва, але має погану теплопровідність.

Ключові особливості дизайну:

● Відстань між слотами: Відповідність товщині пластини (наприклад, допуск 0,3-1 мм).
●Конструкція отвору для потоку повітря: оптимізує розподіл реакційного газу та зменшує крайовий ефект.
●Поверхневе покриття: звичайне покриття SiC, TaC або DLC (алмазоподібний вуглець) для подовження терміну служби.

2. Чому ми повинні звертати увагу на характеристики човнів PECVD?

2.1 Чотири основні фактори, що безпосередньо впливають на вихід процесу

✔ Контроль забруднення:
Домішки в корпусі човна (такі як Fe та Na) випаровуються за високих температур, спричиняючи появу дрібних отворів або протікання в плівці.
Відшаровування покриття призведе до потрапляння частинок та виникнення дефектів покриття (наприклад, частинки розміром > 0,3 мкм можуть призвести до зниження ефективності акумулятора на 0,5%).

✔ Однорідність теплового поля:
Нерівномірна теплопровідність графітового човника, отриманого методом PECVD, призведе до різниці в товщині плівки (наприклад, за вимоги однорідності ±5%, різниця температур повинна бути менше 10°C).

✔ Сумісність з плазмою:
Невідповідні матеріали можуть спричинити аномальний розряд та пошкодити пластину або електроди пристрою.

✔ Термін служби та вартість:
Низькоякісні корпуси човнів потребують частої заміни (наприклад, раз на місяць), а щорічне обслуговування є дорогим.

3. Як вибрати, використовувати та обслуговувати човен PECVD?

3.1 Триетапний метод відбору

Крок 1: Уточнення параметрів процесу

● Діапазон температур: Графітове + SiC покриття можна вибрати нижче 450°C, а кварцове або керамічне покриття потрібно вище 600°C.
●Тип газу: Якщо містить агресивні гази, такі як Cl2 та F-, необхідно використовувати покриття високої щільності.
●Розмір пластини: міцність конструкції човна 8/12 дюймів суттєво відрізняється та вимагає цілеспрямованого проектування.

Крок 2: Оцінка показників ефективності

Ключові показники:

●Шорсткість поверхні (Ra): ≤0,8 мкм (контактна поверхня повинна бути ≤0,4 мкм)
●Міцність зчеплення покриття: ≥15 МПа (стандарт ASTM C633)
●Деформація за високої температури (600℃): ≤0,1 мм/м (24-годинне випробування)

Крок 3: Перевірка сумісності

● Зіставлення обладнання: Перевірте розмір інтерфейсу з основними моделями, такими як AMAT Centura, centrotherm PECVD тощо.
● Пробне виробниче випробування: Рекомендується провести випробування невеликої партії з 50-100 штук для перевірки однорідності покриття (стандартне відхилення товщини плівки <3%).

3.2 Найкращі практики використання та обслуговування

Специфікації експлуатації:

✔Процес попереднього очищення:

● Перед першим використанням Xinzhou необхідно бомбардувати аргоновою плазмою протягом 30 хвилин, щоб видалити домішки, адсорбовані на поверхні.

●Після кожної партії процесу для очищення використовується SC1 (NH₄OH:H₂O₂:H₂O=1:1:5) з метою видалення органічних залишків.

✔ Завантаження табу:

●Перевантаження заборонено (наприклад, максимальна місткість розрахована на 50 штук, але фактичне навантаження має бути ≤ 45 штук, щоб зарезервувати місце для розширення).

●Край пластини повинен бути на відстані ≥2 мм від торця резервуара човна, щоб запобігти крайовим ефектам плазми.

✔ Поради щодо продовження життя

● Ремонт покриття: Коли шорсткість поверхні Ra ＞ 1,2 мкм, покриття SiC можна повторно нанести методом CVD (вартість на 40% нижча, ніж заміна).

✔ Регулярне тестування:

● Щомісяця: Перевіряйте цілісність покриття за допомогою інтерферометрії білого світла.
●Щоквартально: Проаналізуйте ступінь кристалізації човника за допомогою рентгенівської дифракції (човник з кварцової пластини з кристалічною фазою > 5% потребує заміни).

4. Які поширені проблеми?

Q1: Чи можеЧовен PECVDвикористовувати в процесі LPCVD?

A: Не рекомендується! LPCVD має вищу температуру (зазвичай 800-1100°C) і повинен витримувати вищий тиск газу. Він вимагає використання матеріалів, стійкіших до змін температури (таких як ізостатичний графіт), а конструкція пазів повинна враховувати компенсацію теплового розширення.
Q2: Як визначити, чи вийшов з ладу корпус човна?

A: Негайно припиніть використання, якщо виникнуть такі симптоми:
Тріщини або відшарування покриття видно неозброєним оком.
Стандартне відхилення однорідності покриття пластин становило >5% для трьох послідовних партій.
Ступінь вакууму в технологічній камері знизився більш ніж на 10%.

Q3: Графітовий човен проти кварцового човна, як вибрати?

Висновок: Графітові човни є кращими для масового виробництва, тоді як кварцові човни розглядаються для наукових досліджень/спеціальних процесів.

Висновок:

ХочаЧовен PECVDне є основним обладнанням, це «мовчазний охоронець» стабільності процесу. Від вибору до обслуговування, кожна деталь може стати ключовим проривом для підвищення врожайності. Сподіваюся, цей посібник допоможе вам пробитися крізь технічний туман і знайти оптимальне рішення для зниження витрат і підвищення ефективності!