WJ999 和 P5000 等CVD设备处理一般原理和薄膜制备过程简介

君睿科技提供Watkins-Johnson WJ999 和美国应用材料 P5000 等离子增强 CVD（PECVD）机台系列设备的维护、修理服务。本文简要介绍WJ999 和 P5000 设备的工艺一般原理和处理过程。

薄膜在微电子分立器件和集成电路中用途广泛。

介质薄膜多采用化学气相沉积工艺，应用最多的介质薄膜是二氧化硅和氮化硅薄膜。按工艺特点分类，化学气相沉积主要有常压化学气相沉积、低压化学气相沉积、等离子增强化学气相沉积、金属有机物气相沉积等。

如按化学反映的激活方式进行分类，有热CVD，等离子增强CVD，激光诱导CVD和微波CVD。热CVD 是通过加热衬底激活并维持在衬底上的化学反应来积淀薄膜的方法。WJ999作为常压法，属于热激活CVD。P5000 等离子增强CVD，是将电能转化为化学能，激活反应气体使其等离子化，从而在较低温度积淀薄膜的方法。

一、 一般原理

在理论分析阶段，需要具备一定的化学、热力学和动力学的背景，知道具体制程的化学反应公式，反应机理和组成成分和沉积结构。

在动力学方面，需要了解传输过程和沉积速率。了解使用何种反应气体，多少气压条件，在多少温度条件下，气体进入腔体，沿边缘扩散接触到半导体材质表面，被吸附后产生化学反应。在反应完成后，气体的副产物被解吸，沿着腔体另一边缘排出。

在这里有几个变量的控制，涉及气体流速、腔体内温度以及反应剂气体的浓度等。

一般CVD 反应示意图

一般来说，常压CVD不需要低压，所以机械叶片泵使用寿命可以很久，但相对PVD来说，CVD设备操作最大的缺点是在反应过程中会产生低浓度的有些有毒和致命的气体。这就需要我们的计量设备精准。

二、 处理过程

1．腔体纯化 the purification of metals

2．反应气体的纯化去脏污 Reactant purity and contamination

一般要求进气口气体纯度在99.9999% ，气体从生产厂家到达车间，进入腔体使用时再一次需要前置过滤处理。通过催化吸附、把扩散、吸杂、化学吸附以及过滤等方法预处理。

如果反应气体从生产厂家采购来的时候是液体或者固体状态，还需要进行蒸发等气化成气态。

蒸发气化过程示意图

3. 薄膜淀积过程

采用CVD工艺制备薄膜时，源以气相方式被输送到反应器内，通过衬底高温或者其他形式能量的激发，产生化学反应，生成固态薄膜物质淀积在衬底表面形成薄膜；而生成的其它副产物质被排出反应器的过程。

过程一般可以分解成5个连续步骤：

1. Reaction gases enter the reactor by forced flow

2. Gases diffuse through the boundary layer

3. Gases come in contact with surface onf substrate

4. Deposition reaction takes place on surface of substrate

5. Gaseous by-product of the reaction are diffused away from the surface, through the boundary layer

5个步骤示意图

WJ 999 的热CVD 反应示意图如下：

热CVD

P5000 等离子增强CVD 反应示意图如下：

等离子增强CVD

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分子泵维修保养，具体包括如下：

1. 超声波全面清洗动定子叶片和腔体；

2. 更换全套原装进口轴承；

3. 更换全套O-RING , 添加专业高真空密封膏；

4. 添加专用陶瓷轴承润滑油脂；

5. 双通道动平衡校准；

6. 全速启动时间小于3分钟测试；

7. 极限真空值测试；

8. 氦气捡漏测试；

9. 噪音标准测试；

10 . 模拟瞬间压力测试；

11. 持续模拟生产现场稳定测试大于24小时；

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PART NUMBER	DESCRIPTION	标题	品牌 BRAND
0020-30797	shower head	PLATE PERF 200 GIANT NITRIDE	Applied Materials
0020-90213	blocker	BLOCKER PLATE SILANCE 200MM	Applied Materials
0020-10117	shower head	PLATE PERF 200MM TEOS	Applied Materials
0020-32036	blocker	BLOCKER PLATE 200MM	Applied Materials
0020-30086	shower head	PLATE PERF 150MM NITRIDE	Applied Materials
0020-30580	blocker	BLOCK PLATE 150MM NITRIDE	Applied Materials
0020-10771	shower head	PLATE PERF 150MM OXIDE	Applied Materials
0020-30447	blocker	BLOCKER PLATE SIN	Applied Materials
0020-10119	shower head	plate perfect 100-150mm	Applied Materials
0020-09316	blocker	blocker plate 150mm	Applied Materials
0020-10122	shower head	plate perf 125mm oxide	Applied Materials

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