高真空原子層沉積設備長期運行后,腔室內壁、工裝夾具會沉積非目標薄膜副產物與殘留前驅體分解物,造成腔體污染,干擾后續薄膜沉積的均勻性與純度。雙腔室等離子體ALD設備利用分立腔室架構,結合定向等離子體技術,實現高效無殘留腔室清洗,保障工藝穩定性。
雙腔室架構為等離子體清洗提供工況隔離基礎。雙腔室等離子體ALD設備區分工藝沉積腔與專用清洗腔,兩個腔室共享真空機組與氣路系統,但工況物理隔離。沉積作業在主工藝腔完成,污染累積后的腔體轉移至清洗工位,在專用腔室中開展等離子體清洗,避免清洗過程中的腐蝕、刻蝕產物污染待加工基材,實現生產與清洗流程的并行無干擾運行。
等離子體清洗的作用機理基于活性粒子的化學刻蝕與物理轟擊。設備通入專用工藝氣體,在高頻電場下激發形成等離子體,產生高能自由基、離子與電子。化學活性自由基與腔壁有機、無機沉積物發生氣相反應,生成揮發性小分子產物,通過真空機組排出腔體;高能離子的輕度物理轟擊,剝離附著力較強的硬質沉積物,雙重作用實現全域清洗。
分區等離子體調控提升清洗精準度。雙腔室等離子體ALD設備采用分布式電極陣列,可根據腔體污染分布特征,定向調控不同區域的等離子體功率與氣體配比,針對沉積厚重區域強化刻蝕強度,規避全域高強度等離子體對腔室基材、密封件的過度腐蝕。同時采用脈沖式等離子體輸出,降低腔體熱累積,避免高溫損傷內部精密組件。
清洗后等離子體鈍化處理優化腔體表面狀態。清洗完成后,通入鈍化氣體激發弱等離子體,重構腔室內壁的表面官能團,消除清洗殘留的活性位點,減少后續沉積工藝中前驅體的非特異性吸附。雙腔室結合等離子體清洗技術,實現設備長效穩定運行,減少拆機人工清洗頻次,提升薄膜制備的連續性與良品率。
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