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CVD设备常见故障及维护

作者:科佳电炉 来源:原创 发表时间:2015-08-10 17:36:14

1.故障
  
A、真空度  
(l)真空度偏高,真空计有指示(即<133Pa),但极限真空压力抽不到原设定的压力。这种情况可能有三种现象:第一种是真空系统存在慢泄漏,系统检漏通不过。
原因及解决:各接口的O型密封圈不干净或接头螺帽没有拧紧所致。我们常见的是炉门大O型密封圈没有装好或使用一段时间后O型密封圈老化变形影响密封性所致,此时换一个O型密封圈即可解决;  
(2)第二种情况为真空度指示不正常,但系统检漏尚可,漏速小于0.3Pa/min。  
原因及解决:很可能为压力传感部分被堵,清洗一下即可排除,当然也不能排除机械泵抽气速率下降的可能性
(3)第三种现象是炉管清洗后真空度抽不上来,
原因及解决:可能为冷阱(粒子捕集阱),波纹管清洗后没有彻底烘干,开机械泵抽真空后剩余的水慢慢气化所致。所以要求清洗后将波纹管和冷阱放在烘箱里烘干,烘箱温度保持在80一100℃为宜。  
B、机械泵抽真空时,真空计无指示(即压力<133Pa)。
原因及解决:可能为进出舟时炉门没有完全关好,此时在炉口处可听到“吱吱”声。关好炉门后此种现象即能排除。
C、淀积速率变慢。正常情况下,当炉温、气体流量、工作压力一定时,其反应速率基本保持稳定,但实际工作中,我们发现淀积速率有时明显变慢,检查气体流量、炉温、工作压力均正常。这种现象特别常见于SiH2C12+NH3体系。  
原因及解决:进人反应系统中的SiH2C12流量减少,由于NH3过量,有时很难从工作压力中看出来。拆开SiH2C12流量计控制阀(电磁阀)或传感部分,从小孔中可以看到有局部堵塞现象,清洗后速率可恢复。
D、淀积不上。这种现象有时出现在多晶硅薄膜的淀积工艺中由于多晶硅淀积时要求炉温为550一620℃,有时炉子升温时由于过流引起加热电源开关跳掉,实际淀积时炉温已下降至500℃以下,故发生气体流量异常,淀积不上的现象。
 
2.维护  
为了使CVD设备长期正常运转,除了要求操作者正确地操作、使用设备外,采取一些有效的方法维护好设备,是保护好CVD设备正常运转的关键,为此可采取下列措施:  
(l)尽可能地让CVD设备的真空系统处于真空状态。CVD设备按淀积工艺要求,所用的工艺气体及反应生成副产物,一般都具有强烈的腐蚀性。如果
Si3N4薄膜淀积完毕后不及时将反应残余气体抽尽,则很可能腐蚀气路接口、波纹管、真空计、真空泵等。所以,在Si3N4薄膜淀积完毕后,尽量延长真空泵的抽气时间,以便尽可能地抽除残余气体。遇到几天不用时,开启一次真空泵抽一次,以提高设备使用完好率。
(2)及时充装氮气。在作完工艺后,炉管内石英舟上装有淀积好的硅片,一定要将其保存在充满氮气的环境内,以防止氧化、腐蚀,这样可以更好的保存。
(3)定期更换真空泵油。虽然所使用的真空系统安装了真空泵油过滤器,能保持较长时间的泵油清洁。但对于象SiH2C12+NH3这样的反应体系,由于反应时在炉尾和炉口两端生成了副产物NH4CI白色粉末,NH4CI在反应管后部的波纹管、真空管壁上淀积是相当严重的,它和HCI等有害杂质随时有被抽至真空泵的危险。这些颗粒,不断少量地进人真空泵,使泵油变稠,堵塞泵油过滤系统,影响设备的正常运转。所以必须定期更换真空泵油。
(4)定期检修电磁阀。为了防止真空泵油返回真空管道内,在真空泵上安装了电磁阀,该电磁阀常见的故障是,电磁阀内由于有少量的NH4CI粉末存在,使电磁阀内的O型密封圈的密封性能降低,导致真空系统存在着慢泄漏,整个设备的真空系统在停机后不能保持真空状态,只有定期检修电磁阀,清洗后更换电磁阀内的O型密封圈,才能在薄膜淀积完毕后使CVD设备的真空系统处于真空状态。
(5)定期清洗石英管。在淀积过程中石英管和石英舟上都会淀积上一层薄膜,在每次工艺结束后,都应将石英舟在原位适当移动一下,以免石英舟和石英管沾附。随着工艺生产的增多,在石英管和石英舟上淀积的薄膜越来越厚。在达到一定程度后,石英管出现了硅裂的现象,也使得整个石英管的承重加大,超过了其最大负载,一根石英管出现一定程度的下沉(原来两根石英管处于同一水平面上)。从而导致石英舟上装的硅片也跟着一起下沉,偏离了炉管中心位置,造成淀积的薄膜不均匀。因此,进行定期清洗才能保证工艺的稳定性和可重复性,从而保证产品质量
 

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