真空泵在等離子刻蝕設備的應用
一、等離子刻蝕工作原理
感應耦合等離子體刻蝕法(Inductively Coupled Plasma Etch,簡稱ICPE)是化學過程和物理過程共同作用的結果。它的基本原理是在真空低氣壓下,ICP 射頻電源產生的射頻輸出到環形耦合線圈,以一定比例的混合刻蝕氣體經耦合輝光放電,產生高密度的等離子體,在下電極的RF 射頻作用下,這些等離子體對基片表面進行轟擊,基片圖形區域的半導體材料的化學鍵被打斷,與刻蝕氣體生成揮發性物質,以氣體形式脫離基片,從真空管路被抽走。
二、等離子刻蝕基本過程
氣體→離化成活性粒子→擴散并吸附到帶刻蝕表面→表面擴散→與表面膜反應→產物解吸附→離開硅片表面并排除腔室。
三、等離子體刻蝕技術具體應用
1、在制備薄膜太陽能電池中,我們需要對基片(如:硅片、ITO、FTO玻璃)等進行清洗。一般的清洗方法是用超聲清洗機,如果我們對清洗的結果不太滿意,我們則可以繼續選擇等離子體清洗機對基片進行清洗,這樣清洗的會比較*。這是在清洗方面的應用。
2、在旋涂薄膜的時候,有些基片可能親水性不好,溶液與基片的接觸角太大導致薄膜很難旋涂上去。這時,我們也可以對基片進行等離子體處理,來增加基片表面的親水性,讓溶液能夠很好的分散在基片上,進而使薄膜能夠旋涂在基底上。
3、等離子體刻蝕(也稱干法刻蝕)是集成電路制造中的關鍵工藝之一,其目的是完整地將掩膜圖形復制到硅片表面,其范圍涵蓋前端CMOS柵極(Gate)大小的控制,以及后端金屬鋁的刻蝕及Via和Trench的刻蝕。在今天沒有一個集成電路芯片能在缺乏等離子體刻蝕技術情況下完成。刻蝕設備的投資在整個芯片廠的設備投資中約占10%~12%比重,它的工藝水平將直接影響到終產品質量及生產技術的*性。
- 等離子刻蝕機結構
主要包括預真空室、刻蝕腔、供氣系統和真空系統四部分。
1.預真空室
預真空室的作用是確保刻蝕腔內維持在設定的真空度,不受外界環境(如:粉塵、水汽)的影響,將危險性氣體與潔凈廠房隔離開來。它由蓋板、機械手、傳動機構、隔離門等組成。
2.刻蝕腔體
刻蝕腔體是ICP 刻蝕設備的核心結構,它對刻蝕速率、刻蝕的垂直度以及粗糙度都有直接的影響。刻蝕腔的主要組成有:上電極、ICP 射頻單元、RF 射頻單元、下電極系統、控溫系統等組成。
3.供氣系統
供氣系統是向刻蝕腔體輸送各種刻蝕氣體,通過壓力控制器(PC)和質量流量控制器(MFC)精準的控制氣體的流速和流量。氣體供應系統由氣源瓶、氣體輸送管道、控制系統、混合單元等組成。
4.真空系統
真空系統有兩套,分別用于預真空室和刻蝕腔體。預真空室由機械泵單獨抽真空,只有在預真空室真空度達到設定值時,才能打開隔離門,進行傳送片。刻蝕腔體的真空由機械泵和分子泵共同提供,刻蝕腔體反應生成的氣體也由真空系統排空。
五、等離子體刻蝕設備,真空泵常用哪種類型?
答:傳統采用的一般是水環式真空泵和旋片式真空泵,水環真空泵對氣體介質要求低,但是體積較大,效率低且維護量大。漸漸的在光伏光電子行業已經淡出。
旋片真空泵體積小,造價很低,但是運行不穩定,會帶來油污污染,且存在明顯機械摩擦,葉片損壞較快,氣量衰減快。近年有很多實力強的企業已經開始采用一些品質好的螺桿真空泵代替傳統真空泵,螺桿真空泵運行較穩定,系統內有油污處理設備,維護周期長。
缺點是國內的螺桿真空泵廠家質量還不過硬,國外產品價格較高,一次投資大。所以新建企業由于投資問題都選用便宜的旋片真空泵,在投產形成利潤后很多漸漸選用螺桿真空泵進行技改。
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