CT PECVD 中文 概论

1、0 概论0.1基本要素0.1.1 Centrotherm PECVD 的工作原理Centrotherm PECVD 系统是一组利用平行板镀膜舟和低频等离子激发器的系列发生器。在低压和升温的情况下，等离子发生器直接在镀膜板中介质间发生作用。所用的活性气体为硅酮SiH4和氨NH3。这些气体作用于存储在介质上的氮化硅。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。而氮化硅中的大量氮气，是在氮化硅涂层后的烧结阶段中，被迫进入硅片容器中。PECVD氮涂层，仅在工艺的第一阶段就提供了良好的表面钝化，又提供了整体钝化。因此不需要单

2、独的氢钝化设备。0.2系统纵览Ø设备系统组件有：l晶片装载区l清洁器l管式炉l气体系统l真空系统Ø工序太阳能电池的抗反射层和钝化，在硅氮法的情况下有高的产能。Ø电池尺寸系统运作的平行板铅架镀膜舟，是为型号为100×100毫米和156×156毫米的电池设计的。Ø标准组能力（竖直铅舟）单管设备的组能情况如下：l晶片 156×156192l晶片 210×210128对于其他的标准，可以根据每组利用相当的全部电池空间，先来粗略的计算组能。Ø总产量针对2套系统，l晶片 156×156：575片/小时l晶片

3、 210×210：350片/小时针对4套系统，l晶片 156×156：1150片/小时l晶片 210×210：750 片/小时Ø自动化（镀膜舟，晶片处理）l管装载： 软着陆l工艺铅舟： 全自动l晶片 手工操作或表面的自动化处理Ø薄片流程系统装载区配有一个竖直的薄片流动系统Ø运输最高的“HT”（4套系统）型炉将卸成模块。每部分有2只工艺管。这样的设计，方便通过标准的门和电梯。0.3系统构造硅氮化法沉积的PECVD系统4套（最多）工艺PECVD：氮化法加热器温度： 100-600工序温度 ： 100-550 流程管： 石英装载系统：Cen

4、trotherm 软着陆(SiC)管闭类型： 真空（PECVD）3套工艺PECVD：氮化法加热器温度： 100-600工序温度 ： 100-550流程管： 石英装载系统：Centrotherm 软着陆(SiC)管闭类型： 真空（PECVD）2套工艺PECVD：氮化法加热器温度： 100-600工序温度 ： 100-550流程管： 石英装载系统：Centrotherm 软着陆(SiC)管闭类型： 真空（PECVD）1套工艺PECVD：氮化法加热器温度： 100-600工序温度 ： 100-550流程管： 石英装载系统：Centrotherm 软着陆(SiC)管闭类型： 真空（PECVD）0.4系

5、统尺寸1工艺说明(太阳能)如果所用的硬件（质体传送器，等离子电极系统等）是由Centrotherm发运或指定的，那么这个系统说明有效。说明资料是在满晶片（带有50cm E扩散的0.6-2.0cm的多晶硅晶片）情况下，三次连续运行中已被证明的，标准的参数提供。系统的最终接受标准实行下面的给定的说明。为了启动和接受的运行的足够量的晶片，晶片备用设备（清洗、蚀刻设备等）和测量设备（e.g. Ellipsometer,Nanospec,Four point prode）由客户提供。1.1PECVD 氮化法（太阳能）1.1.1性能Ø评估工艺l厚度70NMl折射参数2.0-2.1Ø批量

6、时间每批流程持续为47-52钟（取决于热质量）Ø产量PECVD-E2000-HT-410-4 系统可以配1-4个管线。每个管线都独立工作。因此，为装满管线的系统，可以迟些再装。仅在电梯系统用于所有管线。在等离子镀膜舟运行100次后，要用内部的等离子刻蚀来清洗。这大概需要3个小时。清洁后的再存储也需要大约3个小时。目前，我们正在研究清洗工序时间的节约问题。在12到14次干蚀刻循环后，镀膜舟应该检测，并且要将整个外部清洗干净。1.1.2标准下面说明的硅氮化防反射涂层，是参考用在192晶片的标准镀膜舟中的型号为156×156毫米的晶片。薄片厚度折射系数的测量仪器用1Ohm

7、5;cm 低电阻系数和扩散发射器，由ellipsometer基于涂P型材的磨光的硅晶片制造的。Ø点与点l标准+5%l折射系数2.1+/- 0.05测量必须在5个点上运行，也就是晶片中心以及中心到拐角且每边距边缘有1厘米连线的4个点。Ø晶片与晶片l标准+5%l折射系数2.1+/- 0.05平均膜厚度不同的晶片在镀膜舟的不同位置，按照上节提供的每个晶片的五种测量方法可以计算出它的平均值。Ø运行与运行l标准+5%l折射系数2.1+/- 0.05平均厚度不同的晶片在镀膜舟的同一存储区域。镀膜舟上的标记有两处标记是，由于需要把晶体放在镀膜舟托盘的安装扣上，引起

8、的。2 炉Ø炉的附属系统如下l加热设备l温度测量系统l炉控系统l炉冷却系统l安全系统2.1加热设备Ø基本准确温度：350-600+/- 1.0Ø在Centrotherm设计下的加热器及其构造l优良的温度标准l优良的温度稳定性l延长的寿命l适用于为有效利用能源消耗的所需的动态属性(舷梯率,最大温度)2.2 温度测量Ø热电偶Ø型号及标准,请参”技术系统配置”部分 l每个加热区有两个针热电偶n温度控制直接(没有额外线路)与现场总线测量放大器联接,n过热保护每个加热区都有一个压型热电偶(在串级安装好的情况下)Ø现场总线热电偶放大器l电子冷接面

9、说明(Pt 100)l无相似信号2.3炉控系统现场总线此系统安装了一个基于现场总线的感应现场总线控制系统.Ø相关的主要部件l温度控制器测量和动力单元l空气/真空系统阀,手动频控器,压力控制器l装载机器Ø优点l数字传输(无吹积,无噪音)l为所有现场总线部件提供远程服务能力l连续指导所有现场总线部件l减少接线(可靠性高)2.4炉冷却系统此系统安装了一个闭循环的水冷却系统.不需要冷却气体.在系统配有一个内直径为320毫米或更大的加热器，它直接由水冷却。Ø优点l没有消耗净室空气l不同管间无热干涉l炉环境的温度没有被热空气所提升l空气运动（通风装置）没有使房间污染l噪音水平

10、低2.5CMS安全系统程序及系统一旦安装一个独立的CMS安全系统，用户将获得最大安全性。安装的感应器将监控重要系统的运行情况，而一旦不受管的计算机的控制，CMS将会发生作用。仅简单的定位错误，所有的错误信息也都会在CIM上得以简洁的文本方式（英语、德语）显示出来。此外，包括标准策略、无数的系统错误响应，也可以被编程出。2.5.1基础程序Ø过热感应器-工艺管独立的温度测量系统通过利用每个加热区的热电偶（至于型号参考“技术系统配置“部分）来监控工艺管的针温。如果温度超过设定点，加热器的电源将被关掉，因此使炉免于过热和受到损坏。Ø过热感应器-加热箱加热器箱的温度是受到控制的。一旦

11、温度超过设定点，加热器将会被关掉。这个传感器的激活通常表明低凉水流程。Ø过热感应器-动力电子学 变压器和半导体开关模块的温度是受到监控的。温度过热将启动报警器。Ø漏水感应器水泄漏将激活报警器。2.5.2 真空工艺的附加程序Ø门的监督如果门到达关闭的位置，小开关将会开动。仅在门到达关闭时的情况，真空-和工艺气体阀门才会打开。Ø泵清洗流动的监控（仅限旋转泵）如果安装的是转旋泵，旋转测量仪表将会测量氮泵清洗流动情况。当清洗流动降到设定点下，工艺气体阀将关闭。干燥泵有完整的清洗流程控制Ø排气管管段清洗流动的监督（仅限于旋转泵）进入排气管管段的氮清洗流动

12、是由旋转仪表控制的，一旦清洗流动降到设定点以下，工艺气体阀将关闭。Ø流程压力控制如果工艺管内的压力上升至2.5兆巴（5兆巴），工艺气体阀关闭。他们仅在压力降到设定点以下时，才会重新打开。Ø设定点的softpump.如果工艺管内压力超过5兆巴（10兆巴），为了避免微粒产生,泵速将会降低。ØSoftvent在使用两条氮气(MFC,metering valve)生产线中， Soft vent功能用于避免微粒产生.Ø大气压感应器在排气过程中，为了避免过压,感应系统把工艺管内，外的压力作比较，如果需要，过压阀将会启动。Ø过压传感器150兆巴如果过压阀启动

13、且工艺管中过压超过150兆巴,气体流动将会中断。3 流程控制系统CCC大部分来说，Centrotherm炉可以与工厂计算机系统相结合.对于太阳能电池应用程序来说，一套完整的工厂链是不平常的。但所有的Centrotherm管式炉（扩散炉和等离子CVD-炉）将会被链接到主机上。以太网络被用于数据传递，主机式扩散系统中的一部分。若没有其他异常说明，软件及手册的语言将采用英文表述。3.1 CESAR-控制计算机每个系统都安装型号为CESAR的控制计算机及CESAR的软件。此控制计算机，ITPC，独立于主电脑系统中。控制电脑安装在现场总线接口上，HDD和一系列操作系统（监视器，过热等）之上。管计算机和炉

14、处理计算机的用户界面，是一个中心色彩绘图，触屏展示界面。电子计算机有以下特色和功能Ø特色l编程语言（类似PASCAL）l简单编程l简单程序结构l列行程序函式库l数据链接变数（DataLinkVariables）为联机输入，由主机提供的程序参数服务。l不同的进入级别（9层）Ø功能l配方产生和修改n存储能力10,000 配方n无限量的命令列l控制n温度控制器n气体系统n装卸系统n晶片处理系统l可编程的预警器和破坏程度l在串级情况下，甚至工序进行中，自动作断面图l无限数据记录用户定义的进程数据（硬盘，文件服务协议）l以太网络面板和软件证书(文件服务器协议客户端配套元件)NFS-C

15、lientKitl对于有2个及以上的工艺管每个系统来说，系统中以太网络线路达到一个8个端口集线器用10个跳线电缆3.2CCC-RM储控系统3.2.1配方编制(Recipe organization)固定配方编制有以下几部分构成Ø自动配方在网络伺服器上的备份Ø对于管配方的授权Ø配方版本控制ØASCII码输出/入 CESAR 配方Ø定义和修改配方3.2.2 ProtGrofCESAR 通讯协议分析企业许可证就ProtGrof套装软件而论，ProtGrof是一组为由管计算机（在调试或待命状态下），生成的程序数据，而进行数据分析的编程。程序包括以下功能

16、Ø数据的提取模组将流程通讯协议转换为Excel可以相容的图表Ø流程数据的图形表示像模块一样的，Excel将为选定的流程工序或时间间隔，显示数据（温度、气体流程、镀膜舟位置等）Ø流程数据的列表表示模块将为选定的流程工序或时间间隔显示流程通讯协议。对于显示数据组（预警、设定点、操作或系统登陆）是可以选择的。3.2.3远程控制程序为管计算机的远程控制程序的企业许可证。它允许每个通过以太网连接到炉系统的计算机，来远程控制一个指定程序。通过远程控制的所有功能，管计算机都可以接收。3.2.4维修监督Ø维修日程编制Ø不间断的维修控制Ø维修历史3.3

17、 CCC-PCCCC系统的程序控制是建立在个人电脑或工作站的基础之上，而他们都是通过以太网与管计算机和电脑主机计算机相连。网络允许数据在一个或多个存储控制器和所有管计算机间传输。这种标准界面以太网的应用，使得系统简单地融入到不同种基础结构中。存储控制可以安装在净室，阴暗房间或办公室内。3.3.1计算机控制计算机控制组件包括CCC软件运行需要的硬件组件Ø15寸薄膜晶体管彩显Ø大于40G硬盘(40G HDD)Ø压缩驱动（Zipdrive）l整个系统的备份（1:1的硬盘影像备份）l数据、协议和通讯协议文件的备份l媒体的升级安装ØCD-ROM 驱动Ø键

18、盘和鼠标Ø以太网界面板（Ethernet-Interface-board）ØNFS软件许可证（便于在服务器上存储所有的配方和配方数据）3.3.2远程服务的接入为了远程服务的目的，安装了依靠电话系统模拟或ISDN调制解调器。通过Modem的连接，软件部门或其他被授权人可以操作管计算机和存储控制器的远程服务。3.4可选择的持续供电器（USV10）持续供电器USV10，在供电失败后最多保证融解/LPCVD系统运行10分钟。安装USV10的附加系统不受安装主电动机的限制。Ø管计算机Ø供气系统Ø装载系统3.5信号塔通常来说，对于生产上的每个独立的流程和操

19、作阶段来说，运用不同的制造系统，并且每个都通过自己的方法用声学与光学的信息与他们的状况相联系。因此，所有的信号需要一个标准定义。操作人员不需用知道每个单独的系统，就可以分析现状和启动需要的操作。这样，高水平的安全操作及生产线的可利用性才能得到保证。3.5.1光塔颜色和可听见的警示暗号这份说明基于非官方SEMI S2(1999)的一部分。延伸部分是根据操作处理系统的特殊要求而设计。注意：在不需要的情况，蓝灯颜色将没有叙述序号颜色间歇或连续的蜂音器解释举例1红色持续开有风险的、危险的或者需要注意的 ，非常情况压力/温度超过安全底线；电压降低或衰竭；超过停止位置运行，指示、保护装置使机器停止，例如：

20、过载2红色持续关同序号1尽管蜂音器关掉，但警报情况还存在或没有被确认3黄色持续关不正常，注意及边缘情况改变或将发生的需要；指导的危险情况和或调停或联传资料（如：重改预期的功能）压力/温度超过正常的限制;一些阀接近它们的允许范围; 材料缓冲器变空/满。4黄色间歇关在操作或运行设备的特殊情况下发生安全设备：通路开关短路5绿色持续关设备情况：设备准备好 压力/温度在正常范围内,一切情况正常或循环完毕，设备正在运行或设备准备好等待运行6绿色间歇关异常情况，情况似序号5，但机器不是在自动循环种7蓝色持续关自由进入那些被系统拒绝部分用户在处理错误的需要调停的系统8蓝色间歇关自由进入那些被系统拒绝部分，但还

21、没被确认用户在处理错误的需要调停系统，但目前循环需要先完成3.5.2同时发生的信号颜色a 红色排斥绿色、黄色b 绿色和黄色可能同时发生c 蓝色和黄色可能同时发生d 蓝色和红色可能同时发生3.5.3可听信号如果相临系统很难分开，且整个信号单元都是可以编程的，那么声音的音调或蜂音长短可以调整。3.5.4信号塔的位置可以安装在装卸区的前面或用户的窗上，可以根据客户的需要安装在不同的地方或安装多个信号塔。4 温度控制系统4.1 REG97温度控制系统Ø数字温度控制（模糊加强PID）Ø内仿形切削（in situ profiling）Ø模型基于弯道的控制Ø加强恢复能

22、力Ø测量分析l温度分析：+/-0.1l设定点分析：+/-1l温度精确度：+/-0.254.2 仿形切削设备仿形切削设备由每个加热区的一个热电偶组成。热电偶的型号及标准参考技术结构配置部分。4.3 带内仿形切削的串级温度控制系统串级温度控制系统，利用仿形切削热电偶中加入额外的钉热电偶。这样允许在工序过程中测量管内的真实温度。为了充分利用系统的反应，因此温度控制在每个区由两个串联的PID-控制器来完成。这样设置的以下优点Ø缩短响应时间Ø便于明确温度的变化Ø良好的流程稳定性Ø动力特性的反应不受组能力的控制Ø内仿形切削可选在流程阶段进行。独立

23、仿形切削运行，没有时间消耗。5 清洁器在管封闭的区域，气体排放系统被构建在像矩形的不锈钢的房间一样。每个房间的气体排放都连接在主排气管道上。排气能力可由每个房间的滑动阀来单独调整。在真空和封闭管式系统中，清洁器仅有备用和冷却功能。（emergency and cooling functions）6 晶片处理系统6.1 外部、自动晶片处理的界面外部、自动晶片处理系统可以附加在这个系统上外部、自动晶片处理系统的连接，由工艺镀膜舟传递系统来完成此装备需要以下几个Centrotherm部件Ø工艺镀膜舟的电梯Ø工艺镀膜舟的存储设备Ø工艺镀膜舟的传送系统6.1.1工艺镀膜舟的

24、的传送系统（滑送带）传送系统使工艺镀膜舟在外部晶片处理系统与电梯之间的传送。稳定状态操作按以下次序运行l当流程完成，相应工艺管的软着陆系统，会把带有加工过的晶片的工艺镀膜舟带出。l镀膜舟由电梯带到一个等待的位置，以便其冷却下来。l同时，滑送带将刚装好的镀膜舟，由外部装载机器送到炉的装载箱内。l电梯把刚刚的镀膜舟，放到软着陆系统架上。l软着陆系统将镀膜舟带进流程管中，流程开始启动。l之后，电梯将把在前一个流程中已冷却下来的镀膜舟，从相应的等待位置搬出来，并放到滑送带上。l传送带再将镀膜舟移出到外部装卸机器的镀膜舟处理系统中。6.2手动晶片处理系统界面此装备需要以下Centrotherm部件

25、16;工艺镀膜舟电梯Ø工艺镀膜舟储存设备Ø电车通道6.2.1传送装置在PECVD 系统中，等离子镀膜舟由电车上的电梯自动传递。电车。自动、精确地被安装在机器内。6.2.2传送台（电车）电车从机器中移出是人工操作的，并且用作镀膜舟在整个工作站中的支撑物。Ø冷却站Ø装/卸站电车的顶部可加一些倾斜度。以方便，人工地将晶片放到镀膜舟上。6.2.3外部冷却站冷却站为加速冷却，将冷空气流向上吹过镀膜舟。热空气由镀膜舟顶上的头罩收集起来。此头罩与建筑上的排气系统相连。6.2.4外部晶片的装/卸系统为了使得镀膜舟在装/卸过程中处于清洁环境，这些安放镀膜舟电车的工作站，被

26、放置在薄片流水线的头罩下。工作站包括晶片的插盒。7 镀膜舟处理系统7.1 处理工作站类型：普通的净室装载站设计得像普通的净室一样直到1000级。在建立时，整个装载区用透明滑门来保护环境一般情况，装载站为了更好的净室级别而设计的。但在光伏电池应用中，热负担太强，以至于为缩短平衡，需要在那些产生紊乱和降低净室区的质装载部分，安装额外的冷却装置 7.2过滤气流系统Ø完整的冷却系统Ø过滤器污染标准由电子系统控制Ø气流速变化的Ø照明白色Ø套风扇部分用油漆过的铁片，不涂声音吸收层。HEPA过滤器后面的地方用有洞的V2A切片盖住。Ø风扇低压放射扇&

27、#216;预过滤器预过滤器由99%功率（石英颗粒1µm）纤维组成Ø高效微粒空气过滤器0.0125µm高效微粒空气过滤器，特殊的“S”等级，根据POP测试法有99.999%的效率(颗粒0.3µm)7.3 管式装载系统自动管式装载系统是为软着陆操作配置的软着陆结构,可以在没有机械修改的情况用到悬臂式模型中.系统主要特征Ø控制l现场总线l自由可编程的位置和速度(线性马达)l在无电的情况下,信号杆位置的保存,由同时吹积附注.Ø简单,平稳的线性马达有l两个平行,复合支撑的导向槽.l齿带lDC-电动吹积Ø稳定的上下运动l同步齿带驱动装载

28、机器Ø内在电磁场的滑动离合器l在断电或维护期间,允许信号杆的手工操作l一旦发生闭塞,将保护系统免于损坏Ø机器为了区别于薄片输送区被镀上了不锈钢涂层.7.4 工艺镀膜舟梯工艺镀膜舟梯,使镀膜舟在镀膜舟运输系统和规定装载板或仓位间移动.在载板或储存室的迫冷时间，可以设定.完整的炉装载区的电梯系统,不需要额外的净室空间。7.5 工艺镀膜舟存储室为了最大限度利用流程管,存储室被用作缓冲器。一旦工艺管被运行的配方堵住。已装载的工艺镀膜舟被留在空的储存位置。在运行流程结束后，热的工艺镀膜舟将直接被送到空的储存位，在那里接受可编程的冷却结果。在等待后，已装工艺镀膜舟由电梯自动移到板上。这

29、样，新的流程不用等待晶片冷下来后，就可以开始了。8 管的封闭系统8.1 自动的管封闭（软着陆）自动的管封闭装置建立在压缩空气净化系统之上。8.2 低压程序低压程序的管封闭由水冷却的不锈钢真空法兰和绝热不锈钢门组成。PECVD系统在门上安有石英窗。8.3法兰背面8.4 低压程序（PECVD）工艺管的衬垫设计紧贴在水冷却的不锈钢法兰和不锈钢板的背部。在托盘中，2个Ultrato 12mm+/-0.35mm的连接点（1×气注器，1×压型组建），2个RF-连通线和一个石英窗被结合在一起。9 空气系统柜（GVS）空气系统柜包括所有架子的空气处理和真空设备（泵除外）。Ø所有用

30、在炉中的空气系统种类都有一个主要气体系统配置，包括：l主栓阀（手动操作）l带有压力表的压力调节器l输入过滤器的晶片向导l分发管Ø为所有有毒的,活性的气体的带有检阀的氮净化设备Ø电镀不锈钢管(316L)Ø所有配件是带有VA薄片垫圈的VCRØ所有镕接都是有轨道的Ø小型焊接件用于防止偏差Ø气源柜的前排门由丙烯酸玻璃制造的Ø漏电比率好于3×10-8I mbar/secØ装配在环境等级100的环境中Ø气体系统为装氮气传送。9.1 气体供应线草图10 气体/真空系统10.1 管式气体/真空系统地描述10.1

31、.1 PECVD-氮化法Ø压缩空气操作振动膜阀（Nupro,Parker）Ø手工的振动膜套的大量的止阀ØMFC气线（数字的(设备网)）,金属密封的)SiH4 1,8 slmNH3 10,8 slmC2F6 3,6 slmO2 3 slmN2 15 slmØ工艺气体从装载边进入Ø装有量阀的排气线:氮气Ø氮气净化为SiH4, NH3装上检阀Ø真空系统l真空泵系统nEbara Pump AAS100 Wl压力测量n能力转换,利用压力规则,范围0-10 Torr,无加热l压力控制n压力控制器n压力控制阀(蝶阀)DN63l门阀DN63

32、l真空管段DN6310.2 气体/真空系统略图以下略图是Centrotherm系统的大概框架.每个套盒的发放范围在气体/真空系统部分有叙述.10.2.1工艺管气供应线(真空,氮净化)10.2.2真空系统(每个套盒)10.23 真空泵每个工艺管都有各自的专一的真空泵。通常情况，只在干燥的过程中，才使用两多级泵。对于CVD-System E 2000 HT-410-4系统，通常用Eara制造的泵。泵型号：AAS 100 WN泵速：10.000 l/min最终压力：1,0x10-3 Torr连线：NW 63发动机: 2.0 and 4.5 kW冷却水最大压力：4 Bar最小差压1Bar流速 3.5

33、to 8 l/minN2- 纯化流动速度 11 13 l/min泵由数控器控制。泵情况的信号描述被传递到PECVD和随后的废气清洁器中。11 等离子系统11.1 RF 发电机 40 HZRF-动力由RF发电机提供. RF发电机有以下特点Ø最大RF 输出: 10 KWØRF频率：40 kHzØ装配网络Ø脉冲RF输出12 套盒配件12.1 流程管12.1.1石英流程管Ø真空工艺lID:380mmAD:388mm12.2 装载板12.1 Sic 板PECVDØ标准Sic 板（悬臂/软着陆）12.3工艺镀膜舟12.3.1镀膜舟（竖直的）Ø156 mm×156mm 或 6× 6l17托盘，192晶片（32×6）Ø210mm×210 mm或8× 8l17托盘，128晶片（32×4）13 培训13.1 维修培训在客户的地方安装机器期间，维修培训（修理服务）也在进行。这种培训使服务人员有能力诊断失误，并且直接修理，或者在Centrotherm 服务部的电话或远程接入的指导下修理。13.2 系统培训系统培训的范围是对炉系统和流程控制系统（工艺编程、工艺