PECVD工序作业操作控制重点.ppt

主讲人吴傅佳林 2009年09月10日 PECVD工序作业操作控制重点 大纲 1 PECVD工艺操作发展过程及工作原理 2 PECVD基本结构组织与各个部件的具体作用 3 PECVD用水系统与用气系统简介 4 PECVD生产供特气系统介绍 5 分解现有双结工艺执行的具体动作与现场操作控制重点 6 现场停电 水 压缩空气异常处理方法 7 操作与保养注意点 PECVD工艺操作发展过程及工作原理 1 建立在设备的基础上PECVD工艺操作发展由原先全半自动化操作转变成现在全自动化操作 最初工艺控制过程是由人工手动操作完成 存在着误操作性 工艺重复性差 生产不稳定性等不良之处 随着不断改善的脚步 从电池一车间1号与2号PECVD原有软件升级到目前三车间PECVD操作软件 生产的数量也由原来的48片一炉变成现在的72片一炉 也让现场工艺操作变成自动化 避免了原来存在的问题 人为操作不当 从工艺操作上确保了工艺重复性 才有现在这种稳定的生产线 2 PECVD的用途 是在镀特殊材料和特殊表面镀膜 目前使用的材料为导电玻璃 TCO 3 PECVD的工作原理 在真空压力下 加在电极板上的射频电场 使反应室气体发生辉光放电 在辉光发电区域产生大量的电子 这些电子在电场的作用下获得充足的能量 其本身温度很高 它与气体分子相碰撞 使气体分子活化 它们吸附在衬底上 并发生化学反应生成介质膜 副产物从衬底上解吸 随主气流由真空泵抽走 PECVD工艺操作发展过程及工作原理 1 构造一台PECVD系统我们所需要部件有抽粗真空组合泵 高真空组合泵 干泵 腔体 腔体与泵组之间的连接管道 射频电源 控制系统的PLC 装导电玻璃的夹具 工件架 为夹具 工件架 提供一个基础温度的预热炉等等 1 1 腔体的主要作用是 提供一个置放工件架空间 维持恒温工作环境 在腔体四壁上布满了加热丝 除前后门之外 根据热电偶测得温度来控制恒温 通过可控硅来控制我们所要恒定温度的数值 1 2 机械泵主要作用是 机械泵是油封式机械低真空泵 它是真空技术中最基本的真空获得设备之一 可以直接抽大气 PECVD基本结构组织与各个部件的具体作用 机械泵内部构造图示 PECVD基本结构组织与各个部件的具体作用 获得低真空常采用上面的旋片式机械泵 机械泵是运用机械方法不断地改变泵内吸气空腔的体积 使被抽容器内气体的体积不断膨胀 从而获得真空的装置 它可以直接在大气压下开始工作 极限真空度一般为1 33 1 33 10 2Pa 抽气速率与转速及空腔体积V的大小有关 一般在每秒几升到每秒几十升之间 简单地描述就是用来抽大气 1 3 罗茨泵主要作用是 加快抽真空的速度 提高工作效率为主 在它的前级需要一个前级泵 为它提供一定的前级真空度 在现场要求开启它的前级真空约为500 a 1 4 维持泵主要作用 它位于分子泵的前端 维持分子泵前端的压力 达到安全使用分子泵的前提条件 1 5 分子泵主要作用 让腔体获得本底真空 高真空 相对减少气体的残留杂质成分 一般使用分子泵抽底真空的时间约为30分钟 它有自己相对独立的操作系统 通过分子泵电源界面来体现 PECVD基本结构组织与各个部件的具体作用 1 6 干泵的主要作用 它是一个组合泵 本身构造是由机械泵与罗茨泵组成 在工艺过程中它是主要角色 特殊的混合气体都是通过它来抽排 1 7 真空知识 真空单位 测量器件1 7 1 真空区域大致划分及分子运动 PECVD基本结构组织与各个部件的具体作用 1 7 2 真空单位 所谓 真空 是指在给定的空间内 压强低于一个标准大气压强 101325帕斯卡 的气体状态 气体稀薄的程度叫真空度 通常用气体的压强来表示一个真空容器中真空度的高低 气体压强越低 真空度越高 到目前我们最经常用到的真空单位如下 PECVD基本结构组织与各个部件的具体作用 1 7 3 测量方法 测量和控制真空容器中气体压力的高低 对气相沉积技术非常重要 根据真空度和气体压力范围的不同 测量方法也不同 测量真空度时 使用的测量元件称为真空规 显示真空度高低的仪器称真空计 目前我们最常用的测量器件如下图示 PECVD基本结构组织与各个部件的具体作用 1 8 变通导阀主要作用 控制与调节工艺过程当中的沉积压力 沉积压力是影响电池电性参数关键因素之一 1 9 射频电源与匹配器主要作用 输出功率通过连接线将功率加在电极板上 使气体离子化 电源的输出功率是影响电池电性参数关键因素之一 1 10 工件架主要作用 为导电玻璃提供一个夹具 它也是影响电池电性参数关键因素之一 1 11 PLC主要作用 是数据信号转化模拟信号 模拟信号转化数据信号的中心枢纽 PECVD基本结构组织与各个部件的具体作用 3 1 用水系统 PECVD系统上的机械泵 罗茨泵 干泵 分子泵 匹配器都用到冷却循环水 处于常开的干泵 分子泵供水会有比较明显的水温变化 其中干泵 分子泵都有自己的独立的系统 当水温超出泵体所要求的温度时 它会发出报警信号 如果长时间没有处理它自已会停止工作 在PECVD计算机通过PLC会提取这个两个的工作状态 做到时时监测 当发生异常时PLC会发出声报警与计算机报警界面报警内容提示 PECVD用水系统与用气系统简介 3 2 用气系统 PECVD所自动阀门到压缩空气来控制的如 旁路阀 预抽阀 混气阀等等 它们的开关是由PLC传出信号给电磁阀做常开与常闭状态 再由电磁阀做机械动作 给压缩空气与不给压缩空气 通过所给的压缩空气顶开气动阀当中的阀门或指针等 通常PECVD系统的压缩空气的压力值为60Psi 供气源是空气压缩机 在PECVD工作时空气压缩机是常开的 在PECVD用气端都会有一个压缩空气过滤器 过滤压缩空气当中的水分子 提高用气的质量 PECVD用水系统与用气系统简介 PECVD生产供特气系统介绍 4 1 PECVD供气源几乎都是气体钢瓶 钢瓶当中装着各种高纯气体 通过气路柜当中的控制面板 管道输送给PECVD 在生产现场上常见的几种气体是 Ar CH4 B2H6 H2 SiH4 PH3 在双结工当中各层所用到的气体都是不一样的 在气体房那边现场操作人员最经常操作的就是A B路切换 气体使用结束后的气瓶更换 在PECVD气路柜当中就是将各个阀门打开 一定要将气源供应到质量流量计的前端 做好进入自动工艺生产的准备 分解现有双结工艺执行的具体动作与现场操作控制重点 5 1 现场讲解手动操作抽气的关键之处 当PECVD腔室被抽到较高真空值时 现场操作员在操作使用机械泵抽腔室真空时 要注意的操作是打开机械泵 针对机械泵管道进行抽真空 抽真空时间约为5分钟 目的是将漏到管道当中的空气抽干 防止机械泵当中的油气从低真空端 跑到高真空端 腔室 从而污染PECVD的腔室 在现场操作PECVD时要注意低真空端的气体流到高真空端 防止PECVD污染 分解现有双结工艺执行的具体动作与现场操作控制重点 或者将PECVD的腔室通入惰性气体Ar或N2 5 2 在工件架从预热炉进入到PECVD腔室跑自动工艺之前现场操作要注意哪些方面 5 2 1 进出炉要上好安全插销 操作缓慢 5 2 3 对接好腔室18个电极 5 2 4 对接好进气管 5 2 5 接好接地装置 5 2 6 注意清洁密封圈表面 5 2 7 注意特气是否到达MFC前面 5 2 8 观察射频电源与匹配器正常工作 5 2 9 注意选择程序 分解现有双结工艺执行的具体动作与现场操作控制重点 5 3 Ar启辉是为了了解当前设备生产电池的具体情况 就是验证我们之前的操作是否满足自动工艺的要求 在启辉时发生任何异常现象时 我们都可以手动停止当前的自动工艺 防止PECVD镀膜异常 检验设备动作情况 Ar气启辉时现场操作员要注意那几个方面 5 3 1 射频电源的工作情况5 3 2 沉积压力的稳定性5 3 3 Ar的流量大小5 3 4 分解现有双结工艺执行的具体动作与现场操作控制重点 5 4 在P层进气时到启辉之前要注意进入腔室的各种气体流量是否能满足工艺要求 其压力稳定时间约为10秒 查看现场压力稳定情况 当现场气流量不足 或压力稳定异常 现场助工可以手动停止工艺 进行手动操作 前提条件是为辉光未开启 进入手动操作应该注意哪些内容 5 4 1 分析查找原因5 4 2 解决问题5 4 3 5 5 在工艺结束后要注意腔室是否经过Ar吹扫 现场停电 水 压缩空气异常处理方法 6 1 现场突然间停电 现场助工要注意 当停电时我们所有的气动阀门都会自动关闭 防止特气流动 现场助工要做得是将所有用电开关都断开 防止来电时冲击设备 并记录现场工艺运行情况 等到来电稳定后 正常开机与补做工艺 6 2 现场突然间停水 现场助工要注意 干泵与分子泵是常开设备 而且要注意自动工艺执行情况 特别要注意正在沉积关键层如P层与N层 因为它们的沉积时间较短 要记录工艺运行情况后 再做关机准备 现场停电 水 压缩空气异常处理方法 6 3 现场突然间停压缩空气 现场助工要注意工艺执行情况 通过流量计报警就能判断异常来源 记录工艺执情况手动停止工艺 别要注意正在沉积关键层如P层与N层 再通知设备组人员查找原因 操作与保养注意点 7 1 预热炉内为高温区 彻底保养需要停机冷却时 须将后侧门打开 风机开启 待显示温度将 50 方可进行保养操作 预热炉在人工保养时必须关闭预热炉加热 风机开关 或打开保养预热炉的控制箱 拉下用电总阀 4 2 腔体也是高温区 必须等PECVD系统停机降温后 等待温度接近常温时方可开始对腔体进行保养 7 2 PECVD设备系统中真空泵如 机械泵 罗茨泵 维持泵 分子泵中有使用到润滑油的必须注意油位的具体情况 一般油位不得低于总液位的1 3 或在油位观察窗口上规定的最低线位 7 3 在压缩空气管路用压缩空气端 总会有一个过滤装置 为使用端提供干燥的压缩空气 在保养时须查看过滤装置的过滤效果与空压机提供的压缩空气压力 7 4 在PECVD自动化系统中所用到的气动阀 控制气动阀开关的电磁阀 连接电磁阀的线比较容易松动 需要在保养时查看连导线的牢固性 操作与保养注意点 7 5 清洁夹具 工件架 应该注意哪些方面 7 5 1 清洗工件架基板上的硅粉 减少硅粉对工艺沉积的影响 清洁擦拭的范围为 工件架两端极板边缘3 4cm 最后使用压缩N2或空气吹扫整个工件架经品保检验后才能投入装导电玻璃 7 5 2 针对使用10次以上的工件架进行水洗 主要目的也是清洁夹具 减少硅粉对工艺沉积的影响 并将水洗过后的工件架放入预热炉进行烧烤 保证夹具不受水气的影响而改变的电性的性能 操作与保养注意点 7 5 3 针对工件架电极接触不良 电极间短路 进行查检 保证生产当中投入的导电玻璃镀膜工艺不受工件架电极接触 电极间短路 造成成本浪费 7 5 4 工件架的铝门部分会被沉积上膜层 长时间受潮会产生硅粉 须在预热铝门时清洁硅粉 如果被沉积上10次以后 必须对铝门进行水洗与烘烤 保证洁净度 保证镀膜的质量 7 5 5 由于工件架本身结构原因 其变形再所难免 因而在实际操作中 应尽量去保护其结构 而工件架两边的铁门可以起到加固结构的作用 操作与保养注意点 为了保护工件架的结构 在推动工件架的时候 应尽可能安装一个铁门 7 5 6 工件架在行使过程中应该匀速缓慢的移动 不许急速前进与急速转弯 因急速运动过程的工件架容易产生晃动 导