《ECVD详细介绍》PPT课件.ppt

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1、PECVD介绍,PECVD工作原理PECVD结构介绍PECVD控制系统简介PECVD报警系统介绍PECVD操作系统介绍PECVD工艺气体特点简介PECVD工作程序介绍PECVD工艺分析与操作注意事项,工作原理：Centrotherm PECVD 系统是一组利用平行板镀膜舟和高频等离子激发器的系列发生器。在低压的情况下，等离子发生器直接在，装在镀膜板中间的介质的中间发生反应。所用的活性气体为硅烷SiH4和氨NH3。可以根据改变硅烷对氨的比率，来得到不同的折射指数。在沉积工艺中，伴有大量的氢原子和氢离子的产生，使得晶片的氢钝化性十分良好。,PECVD的原理及作用,PECVD设备结构,晶片装载区炉体

2、特气柜真空系统控制系统,PECVD设备结构示意图,上下载部分:有电脑系统,净化风机,机械手等部分;主要作用:电脑是整个系统的控制中枢,净化风机起局部环境净化作用同时也是上料和下料部分.废气室:有炉门排风系统组成;主要作用:为了保持扩散炉管内良好的密封性能,并将未能从尾气管排出的残留废气及时抽走,防止废气泄露.炉体部分:由加热电阻丝组成;主要作用:通过大电流发热满足工艺要求的扩散温度.气柜部分:由所需的各种气路,流量计及.主要作用:为工艺提供所需的气体流量.,简要部分介绍,上下装载区：桨、LIFT、抽风系统、SLS系统。桨：由碳化硅材料制成，具有耐高温、防变形等 性能。作用是将石墨舟放入或取出石

3、英管。LIFT：机械臂系统，使舟在机械臂作用下在小 车、桨、储存区之间互相移动。抽风系统：位于晶片装载区上方，初步的冷却石 墨舟和一定程度的过滤残余气体 SLS系统：软着陆系统，控制桨的上下，移动范围在 23厘米,PECVD设备结构,载片区部分介绍,机械手,桨,小推车,操作平台,指示灯,炉门,石墨舟,电极口,炉体：石英管、加热系统、冷却系统石英管：炉体内有四根石英管，是镀膜 的作业区域，耐高温、防反应。加热系统：位于石英管外，又五个温区。,PECVD设备结构,加热反应室,热电偶1,炉管内部,电极,热电偶,窗口,窗口,电极,热电偶2,排气口,炉管后段,PECVD设备结构,冷却系统：是一套封闭的循

4、环水系统，位于加热系统的金属外壳，四进四出并 有一个主管道，可适量调节流量大小。,冷却水系统,进水口,出水口,特气柜：MFC 气动阀 MFC：气体流量计（NH3 SiH4 N2等）气动阀：之所以不用电磁阀是因为电磁阀在工作时容 易产生火花，而气动阀可以最大程度的避免火花。,PECVD设备结构,真空系统真空泵：每一根石英管配置一组泵，包括主泵和辅助泵。蝶阀：可以根据要求控制阀门的开关的大小，来调节 管内气压的,PECVD设备结构,PECVD控制系统主要从事的是下面的四种控制系统 1 PECVD真空的控制 2 PECVD的机械手的控制 3 PECVD的特气控制 4 PECVD的电器控制,PECVD

5、控制系统,控制系统 CMI：是 Centrotherm 研发的一个控制系统，其中界 面包括 Jobs、System、Datalog、Setup、Alarms、Help.Jobs:机器的工作状态。System:四根管子的工作状态，舟的状态以及手 动操作机器臂的内容。Datalog:机器运行的每一步。,PECVD控制系统,CMI-access gate to CESARS,Menu for manual operations,温度控制系统,PECVD日常报警说明,管式PECVD日常报警说明,Process recipe has terminated with error state-Alarm A

6、CK-(1)to store(2)to store enable unload(3)Restart recipe.说明：进行中的工艺以错误的状态结束-警报确认-（1）储存（2）储存并卸下（3）重新开始工艺。(1)用错工艺号，手动结束工艺，重新开始新的其它工艺时进行选择。(2)多数情况下选择此项。；(3)工艺中断需要重新进行时选择，选择前应查看镀膜情况。,1,管式PECVD日常报警说明,Boat already in tube-select:process=0 unload=1.说明：石墨舟已经在管内-选择运行工艺=0 取出卸下=1。当管内有石墨舟时，异常排除后手动运行工艺时会出现这样的提示，查

7、看镀膜情况后在做选择。,2,管式PECVD日常报警说明,Lost homing,check position.说明：失去引导，检查位置。此报警会自动解除，只需要检查一下桨是否在原点的位置即可。,3,管式PECVD日常报警说明,HFGen out of 1st(2nd)tolerance.说明：高频发生器超过第一（二）个位置，如果在镀膜中退出，如已经沉积到氮化硅，检查镀膜时间后，选择手动工艺输入剩余时间。通常出现这样的报警有三种情况：(1)石墨舟的电极孔放反。(2)石墨电极内有硅片倒落或者小碎片卡在两片电极的中间。(3)炉内的碎片太多，石墨电极底部接触到碎片形成两片电极之间的短路。,4,管式PE

8、CVD日常报警说明,Recipe abort2-process abort!TO continue:enter AB.说明：工艺推出-运行终止。继续输入AB。对工艺异常确认输入AB后，会出现第（一）个报警,5,管式PECVD日常报警说明,Vacuum tube out of 1st(2nd)tolerance.说明：石英管内的真空度超过第一（二）个限值。系统会对石英管内的真空度三秒钟检查一次，由于某种原因导致抽真空被延时，在特定的时间内无法达到真空设定值的要求，系统会出现这样的报警，检查一下状态栏中的压力值和真空泵的工作是否正常，如正常过几分钟后报警会自动解除；如果此报警连同第（八）个报警一起

9、出现的话，联系工序长和领班。,6,管式PECVD日常报警说明,Boat sensor of grab has changed without permission.说明：机械手上的传感器被非允许移动。机械手喜爱上下移动时不会前后移动，若这时前后的位置发生变化，机械臂将会被锁定，出现报警。此警报需要通知工序长或领班。,7,管式PECVD日常报警说明,Collective alert pump st.1 说明：真空泵报警。一般情况下是由于真空泵的负压太大，导致报警。如复位无效的话通知工序长或领班。,8,管式PECVD日常报警说明,Gas N2(SiH4、NH3)out of 1st(2nd)tol

10、erance.说明：特气氮气（硅烷、氨气）超过第一（二）个限值。出现这种报警的原因是多面的：高频放电失败、管内的压力不正常或者由于某种原因系统被锁定（冷却水报警），都会出现这样的报警，出现超过第一个限值报警，只是警告；超过第二个限值报警出现后工艺会自动停止，此时报警消失，出现第五个报警信息,9,管式PECVD日常报警说明,Warming:check SiH4 distribution.说明：警告,检查硅烷的流量。检查硅烷的流量是否于设定值吻合，如果不是退出并重新运行工艺,10,管式PECVD日常报警说明,Recipe couldnt de started.please check protoc

11、ol for reason.。说明：工艺不能被运行，请检查原因。原因：此管已有一个工艺在运行；此管没有你要选的工艺文件；状态不正确,11,管式PECVD日常报警说明,There is already an active recipe form local listing.说明：已经有工艺在此管的工艺列表中。十一、十二俩个报警有时会一起出现，终止任何一个报警都会解除。,12,管式PECVD日常报警说明,Tube ready in undefined please ensure that the CESAR loading machine is at“0”position and softland

12、er is“UP”.说明：管子的状态无法被确认，请确保CESAR接收到桨在“0”和“UP”的位置。检查桨是否在上位和原点的位置，如果是的，在空桨的情况下运行homing工艺；如果不是，手动移动桨到上位和原点。,13,管式PECVD日常报警说明,Boat collision.说明：舟被撞击。Handling对话框中将舟移动到安全的位置；若是在上下舟，检查一下小车和储存架的位置是否于舟的位置匹配。,14,管式PECVD日常报警说明,The boat sensor has detected no boat in the grab although a boat should be in the gr

13、ab.please check boat in grab sensor and try again.说明：虽然有一个舟在机械臂上，但传感器测不到，请检查一下舟是否接触到传感器后再试一次。机械臂上的传感器没有感应到舟，将舟放到正确的位置即可。,15,管式PECVD日常报警说明,Grab sensor undefined.No movement possible!Check boat position.说明：传感器不明确，无法移动，检查舟的位置。机械臂不在正确的位置，无法移动，若机械臂没有被锁定在Handling的界面中将机械臂移至正确的位置。,16,管式PECVD日常报警说明,Boat posi

14、tion(speed)out of 1st(2nd)tolerance.说明：舟的位置（速度）超过第一（二）限值。通常会发生在退舟失败后，手动使桨复位。,17,管式PECVD日常报警说明,Boat failure.说明：退舟失败。检查舟在桨上的位置，如果正确手动将桨复位；如果不正确，戴上高温手套把舟拉到正确的位置后手动复位。,18,管式PECVD日常报警说明,Water flow gas side st.1.说明：TGA（gas side）冷却水报警。将石英管后的冷却水流量调整一下即可,19,管式PECVD日常报警说明,VN:No process boat in source position

15、.说明：在设定的位置没有舟的存在。通常是因为机械臂将石墨舟放到储存架上，储存架上的传感器没有感应到。调节传感器或者调节舟的位置即可。,20,PECVD操作与工艺过程,1 开机过程简介2关机过程简介3操作过程简介4工艺气体介绍5工艺过程介绍,PECVD开机,打开N2阀。确认面板上绿色N2阀已打开。压力值为1kg/cm2左右,N2阀,PECVD操作简介,PECVD操作简介,按压START真空泵启动按钮，启动真空泵。,CBI按钮,START按钮,PECVD操作简介,PECVD开机,打开设备冷却水。先打开出水阀，再开进水阀。压力在3kg/cm2-6kg/cm2 范围内,进水阀,出水阀,PECVD操作简

16、介,PECVD开机,打开并检查气源。打开压缩空气阀，氮气阀，NH3阀，SiH4阀。机器上压缩空气压力应在6kg/cm27kg/cm2。其他气体为4kg/cm210kg/cm2范围,PECVD操作简介,PECVD开机,开总电源。用手扳住电柜外部的红色按钮，顺时针方向旋转90度。机器上指示灯 VAT控制器灯亮，可确定总电源已开启。,该状态为已经扳过90度,PECVD操作简介,PECVD开机,PECVD的操作流程,戴好无纺布口罩,戴好洁净手套,取来待镀膜的硅片,在刻蚀处检查硅片数量,把石墨舟推到洁净工作台下,取出承片盒放入洁净工作台,取出石英吸笔，并擦拭干净,把硅片一片片插入石墨舟内注意硅片的扩散方

17、向,一舟插完后，用小车推到设备的上料口,对计算机进行相应的操作后，让其自动运行,工艺结束（镀膜结束）,开门退舟（设备自动运行）,待报警后，按退车按钮退车,把装有石墨舟的小车推到冷却房内进行冷却,冷却结束后，把小车推到插片房内,卸片结束后，放入指定的承载盒内,把放满的承载盒拿到丝网上料，准备进行印刷,开始卸片。注意工艺点的一致性,启动CMI程序。开总电源后计算机自动启动。输入密码后自动进入Windows桌面。用鼠标左键双击“CMI”图标，启动 CMI。,进入CMI 画面，检查设备状态：,SLS=UP，DOOR=CLOSED，PLC=OK，LIFT=READY，TUBE=READY，TGA FRE

18、E=YES SET/ACT POSITION=0，PROCFLAG=OK,选择工艺程序，生产。,2 PECVD操作简介,用手推车桨舟移动到固定位置,查看炉管的工作，并等待炉管的工作,编写LOT NUMBER 号，并用机械手放到要去的 桨上，并将机械手回位,将舟进入到炉管内,撤舟，撤舟的后关门,运行已经调处的程序siNx镀膜,程序运行完进行吹扫,冲氮气,撤舟,等待炉管温度均匀，此时冲氮气抽真空，分预抽与主抽氨气进入，先辉光放电 通氨气与硅烷停止通氨气与硅烷，通入氮气 抽真空 通氮气到大气压,PECVD关机,检查确认生产已完毕。机器中舟已卸出。PECVD每个真空管压力设定为10000mToor,等

19、每管实际压力达到10000mToor。关闭CMI程序。再关计算机。关主电源。用手扳住电柜外部的红色按钮，逆时针方向转90度。关闭气源。注意：除N2外关闭所有气体。关闭冷却水。等待二十分钟后关闭冷却水。先关进水，再关出水。关闭真空泵。按压真空泵面板“OFF”按钮停泵。等待20分钟后关闭冷却水和N2阀,工艺气体特点介绍,从上面的工艺气体的反应来看,对于硅烷和氨气的键能来看,氨气的键能大于硅烷的 键能,所以在辉光放电时,要先通氨气,在通硅烷,这样才能使之共同进行辉光放电.,硅烷SiH4,危险性概述爆炸危险：易燃，暴露在空气中能自燃。健康危害：吸入硅烷蒸气后，引起头痛、头晕、发热、恶心、多汗，严重者面

20、色苍白，脉搏微弱，陷入半昏迷状态。脱离现场至空气新鲜处，保持呼吸道通畅，必要时进行人工呼吸，就医。,消防措施危险特性：易燃，遇明火、高热极易燃烧，暴露在空气中能自燃，与氟、氯等发生剧烈的化学反应。灭火方法：切断气源，若不能立即切断气源，则不允许熄灭正在燃烧的气体，喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。灭火剂：二氧化碳。,硅烷SiH4,泄漏应急处理迅速撤离泄漏污染区，人员至上风处，并隔离至气体散去，切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿一般消防护服，切断气源，喷洒雾状水稀释、抽排(室内)或强力通风(室外)。如有可能，将残余气或漏出气用排风机送至水洗塔或与塔相连的通风橱内，漏气容

21、器不能再用，且要经过技术处理，以除去可能剩下的气体。,硅烷SiH4,爆炸危险：易燃，能与空气混合形成爆炸性气体，遇明火及高热会燃烧、爆炸。健康危害：低浓度氨对粘膜有刺激作用，高浓度可造成组织溶解坏死。急性中毒：轻度者出现眼泪、咽痛、声音嘶哑、咳嗽、咯痰等，眼结膜、鼻粘膜、咽部充血、水肿、胸部X线症象符合支气管炎或支气管周围炎。中度中毒：上述症状加重，出现呼吸困难、紫绀、胸部X线症象符合肺炎或间质性肺炎，严重者可发生中毒性肺水肿，或有呼吸道窘迫综合症，患者剧烈咳嗽，咯大量粉红色泡沫痰，呼吸窘迫，谵意、昏迷、休克，可发生喉头水肿或支气管粘膜坏死脱落窒息，高浓度NH3可引起反射性呼吸停止。浓氨或高浓

22、度氨可致眼灼伤，浓氨可致皮肤灼伤。,氨气NH3,环境危害：对环境有严重危害，应特别注意对地表水、土壤、大气和饮用水的污染。皮肤接触：立即脱去被污染的衣着，应用2%硼酸液或大量清水冲洗，就医。眼睛接触：立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底清洗，至少15分钟，就医。吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处，保持呼吸道通畅，如呼吸困难，给输氧；如呼吸停止，立即进行人工呼吸，就医。危险特性：易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧、爆炸，与氟、氯等接触会发生剧烈的化学反应，若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。,氨气NH3,灭火方法:消防人员必须穿戴全身防火防毒服，切断气源，若不能

23、立即切断气源，则不允许熄灭正在燃烧的气体，喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。灭火剂：雾状水、抗溶性泡沫、二氧化碳、砂土.,氨气NH3,泄漏应急处理迅速撤离泄漏污染区，人员至上风向，并立即隔离150米，严格限制出入，切断火源，建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防毒服，尽可能切断泄漏源，合理通风，加速扩散，高浓度泄漏区，喷含HCl的喷雾水中和、稀释、溶解，构筑围堤或挖坑收容产生的大量废水。如可能将残余气或漏出气体用排风机送至水洗塔或与塔相连的通风橱内。储罐区最好设稀酸喷洒设施。漏气容器要妥善处理，修复，检验后再用。,氨气NH3,Si3N4的认识:Si3N4膜的颜色随着它的厚度的变化

24、而变化，其理想的厚度是7377nm之间，表面呈现的颜色是深蓝色，Si3N4膜的折射率在1.92.1之间为最佳，与酒精的折射率相乎，通常用酒精来测其折射率。,Si/N比对SiNx薄膜性质的影响:电阻率随x增加而降低 折射率n随x增加而增加 腐蚀速率随密度增加而降低,镀膜的作用与膜的要求,SiNx的优点：优良的表面钝化效果;高效的光学减反射性能（厚度折射率匹配）低温工艺（有效降低成本）;反应生成的H离子对硅片表面进行钝化.,Si3N4膜的作用:减少光的反射:良好的折射率和厚度可以促进太阳光的吸收。防氧化:结构致密保证硅片不被氧化。,PECVD机械手操作界面,PECVD整个程序的运行过程中的控制,影

25、响PECVD膜的因素,沉积温度沉积压强气体流量、比例微波功率：最大功率，ton，toff传输速度,微波功率：较高的P-mean稍微提高沉积速率。P-peak调整等离子体分布长度。,压强：较高压强较低的沉积速率。,温度：较高温度稍微降低沉积速率。,气流量：较高气流量较高的沉积速率。,气体比例：更多SiH4提高折射率。,各个条件影响分析,1 影响PECVD膜厚的有 程序运行时间太长 炉内的压力太大 辉光放电时的电压太大 真空度有泄露 去PSG清洗不干净 2 影响镀膜的薄的原因有 程序运行时间短 炉内的压力小 辉光放电时的电压小 气体流量少 3 影响膜的折射率低的原因有 气体流量不稳定,影响膜不均匀

26、的主要因素,4影响电池片在片内不均匀的有辉光放电时电压控制不准确、气体流量不准确炉内气体压强不准确真空有泄露舟已经超过最大位置桨上的舟已经丢失5电池片上没有膜的出现辉光放电的电极关闭没有气体流过,更改资料,打开SETUP菜单，点击BOAT更改或删除舟的资料。选择你要更改或删除的舟的资料。输入密码后显示设定Set boat act active for handling.删除Delete load information of this boat 选择Delete load information of this boat.删除石墨舟的信息,更改资料,选择Set boat act active

27、for handling点击NEXT在BOAT ID 中更改舟号，在PROCESS TUBE中选择运行工艺的管号。点击NEXT在Actual boat location中选择舟的实际的位置，在BOAT STATENOT ACTIVE中选择舟的状况。点击NEXT在Recipe中选择工艺文件，在Lots in boat中输入操作者。点Finish 完成设定。,厚度的均匀性(nominal 约75 nm)同一硅片+/-5%同一片盒内的硅片+/-5%不同片盒内的硅片+/-5%折射率(nominal 约2.05)同一硅片+/-0.5%同一片盒内的硅片+/-0.5%不同片盒内的硅片+/-0.5%,PECV

28、D对膜的要求,PECVD安全注意事项,人身安全舟和桨从炉管中出来后带有高温，移动小车时要注意不要被烫伤。机器在自动运行状态下严禁进入机器内部。进入机器前，需把选择开关打到手动“HAND”，待机械手执行完命令停下后，方可进入机器。清理管内碎片时需戴上高温手套和防护眼镜。接触到碎片时，务必戴好乳胶手套，以防刺到手。做吸笔时，要防止吸笔切断的部分对自己或他人造成伤害。上班要精神饱满，动作严禁“自主创新”，必须按章操作,设备 设施 工夹具的安全机器在生产的过程中需有人看护。未经培训合格不得操作设备，未经授权严禁使用工序长得权限操作机器。推小车进机器时，要首先确定电极孔的位置对内向炉体，否则有可能撞坏高

29、频的两根电极。在SLS处于UP位置时，管内有舟不可手动进桨。在SLS处于DOWN位置时，桨上有舟不得手动进舟。桨上有舟时，舟不在正确位置，不准切换到自动运行状态。,PECVD安全注意事项,舟位于储存架时，一定要确认储存架上的感应器有没有感应到。遇到两舟向撞时，立即按压“HANDLING STOP”。机械臂把舟抓到桨上后，工艺无法正常运行，先确定舟在桨上的位置，以及Tube=ready、SLS=up、TGA=yes，然后进行其它操作。退舟时，发生“Boat failure”的警报，观察舟的位置是否正确后才可以对警报进行复位。当发生舟桨分离时，立即按压“HANDLING STOP”。清理管内碎片要

30、注意热电偶，清理结束后一定要将热电偶放于管子的中间位置，否则进退舟时有可能被撞掉。,PECVD安全注意事项,从手动切换到自动状态时，机械臂一定有在Middle的位置，否则机械臂有可能无法运行而报警。下料后，及时把小车推到冷却房，小车解锁后严禁放置设备中不移走。推小车时，不能脱离小车，要竖着推车，如果周围有人时应事先通知，待回应后方可继续推行。进出舟时，待舟完全进入或者完全退出时，员工方可离开。小车被锁定后，严禁转动小车托盘。拿放石墨舟进出柜时，必须两个人，一个人拿舟，一个人开柜。在无人的情况下，小车托盘必须保持水平状态。,PECVD安全注意事项,产品安全进入机器需戴手套不允许手直接接触石墨舟和

31、小车上的不锈钢网罩从刻蚀间运片子时保证有片子的小车盖子盖好拉到PECVD岗位后，需将片子放入洁净柜中保证流到下道工序片子的质量拿片子时，只允许一只手拿一盒搬运木制承载盒时，双手要托住盒子底部,PECVD安全注意事项,卸片后，承载盒必须放入小车内，严禁放在小车盖子上。工序主管、工序长不在现场时，不允许用手移动石墨舟。出现事故，第一时间通知值班经理到场，且保留现场，绝不允许有隐瞒事故真相的事情发生。,PECVD安全注意事项,手推车的推法,从刻蚀间推硅片时，把数量对号后，盖子盖好之后方可推行推行的方位是小车盖子的打开方向，不可以按扶手的方向推车，以免盖子的支撑柱伤到人或其他。推行时要注意小车的平稳，严禁忽快忽慢。到达岗位时将小车放到指定的位置。盖子打开取出硅片后，要把盖子重新盖好。卸空了的承载盒放到小车下面或者车子里面。盖子盖好后返还刻蚀间。,小车的推法,推小车的方向是竖着的。推小车的速度要平稳且缓慢。推小目视要面向前方，如周围有人要事先通知，待回应后方可继续推行。小车行走时要按照指定的路线进行。小车移动时，手不能脱离小车。移动小车时，要与墙面、设备、设施、工夹具等，保持一定的距离避免相撞。,石膜舟清洗机,烘箱,冷却台,装片台承载台,存储柜,保护柜 奥曼特椭偏仪 SENTECH,