CVD基础

CVD装置基础2020/4/261CVD装置基础1原理2构造3K2与S1CVD装置比较4相关检查项目及装置CVD装置基础2020/4/262等离子就是带正电荷的粒子和带负电荷的粒子的密度基本相同、全体为电中性状态的粒子团CVD原理原料气体排气等离子基板加热Ｐ－ＣＶＤ反应的概念图离子化学反应激发与电子冲击堆积表面反应脱离吸着再吸着分解二次生成物未反应气体析出CVD装置基础2020/4/263电离光电离碰撞电离热电离等离子体平衡等离子体和非平衡等离子体高温等离子体和低温等离子体等离子原理CVD装置基础2020/4/264e气相反应表面反应吸着基板SiH3＊等离子中的分子被電子冲击等离子中的反应CVD装置基础2020/4/265SiH3＊吸附表面H吸着・結合a-Si：H生长模型ＣＶＤ原理生长模型ａ-Ｓｉ：ＨCVD装置基础2020/4/266ＣＶＤ（ChemicalVaporDeposition）化学气相沉积CVD分类热ＣＶＤPE-ＣＶＤ常圧（AP）ＣＶＤ減圧（LP）ＣＶＤSiH4→Si＋2H2～600℃，PーSi3SiH4＋4NH3→Si3N4＋12H2～800℃（PlasmaenhancedＣＶＤ）高频等离子ＣＶＤ高密度等离子ＣＶＤSiH4＋H2→a-Si：H～300℃（Ｓｉ/Ｎ原子比＝0.75）（Ｓｉ/Ｎ原子比＝0.8～1.0）SiH4＋NH3＋N2→SiXNYHz（SiNｘ）～300℃CVD装置基础2020/4/267热CVD装置概念图PE-CVD装置概念图排气成膜气体基板加热器排气成膜气体电极ＲＦ电源真空腔室等离子CVD装置原理概念图CVD装置基础2020/4/268•与热CVD相比，温度低，适合在玻璃基板上成膜–无碱玻璃strainpoint：600～650℃•膜质的控制范围广，参数改变容易–参数：各气体流量、各气体流量比、温度、压力、RF电源功率、RF电极的构造PE-CVD特征CVD装置基础2020/4/269CVD目的像素电极模型图TFT的模型图TFT的模型图通过CVD成膜（平面）（断面）数据电极Gate電極像素电极a－ＳｉG－ＳｉＮｘ膜PA－ＳｉＮｘ膜ｎ+a－Ｓｉa-Si半导体膜Gate绝缘膜钝化膜CVD装置基础2020/4/2610P-CVD适用工程TFT模型图iーaーＳｉG－ＳｉＮｘ膜PA－ＳｉＮｘ膜PassivationSiliconNitrideGateInsulatorSiliconNitrideｎ+aーＳｉIntrinsicAmorphousSiliconGateMetalSource/DrainCVD装置基础2020/4/2611P-CVD适用工程aーＳｉG－ＳｉＮｘ膜PA－ＳｉＮｘ膜寄生三极管（背沟道特性）ｎ+aーＳｉ与TFT特性之间的关系与Source/Drain电极连接ａ-Ｓｉ/Ｇ-ＳｉＮ界面→ＴＦＴ沟道的迁移率电子迁移率、光漏电流、寄生三极管、寄生电阻300Å3000Å300Å1700Å2000Å寄生电阻CVD装置基础2020/4/2612工艺参数・膜厚、膜质的不良→ＴＦＴ特性、显示特性的不良・Particle→点缺陷、断线→线缺陷膜原料气体温度流量RF功率ＳｉＮｘＳｉＨ4280℃－－ＮＨ3Ｈ2Ｎ2ａ-ＳｉＳｉＨ4－－Ｈ2ｎ+ａ-ＳｉＳｉＨ4－－Ｈ2ＰＨ3/Ｈ2CVD装置基础2020/4/2613各种膜使用的气体3层Gate-SiNxPa-SiNxCleaningSiNxa-Sin+a-SiSiH4○○○○○PH3○NH3○○○N2○○○○SF6○H2○○○○O2○CVD装置基础2020/4/2614CVD系统概要图ＭＦＣＭＦＣＭＦＣＧａｓＢｏｘＶａｌｖｅＢｏｘＰｕｍｐIonScrubberＰＭ１ＰＭ２ＴＭＰｕｍｐ燃焼湿式除害装置Ｐｕｍｐ大气Ｇａｓ漏洩集中監視盤Ｇａｓ検知器燃焼湿式除害装置Ｐ－ＣＶＤVENT除害装置緊急除害装置Ｃ/ＣＬＬｏｕｔＬＬｉｎ大气CVD装置基础2020/4/2615除害装置ＭＦＣＭＦＣＭＦＣ气瓶柜GasBox出气电极（阳极）Heater等离子Ｍ．ＢＯＸＰ控制器ＲＦ電源下部电极（阴极）压力计节流阀Pump气体供给流量控制RF电源压力控制真空排气特气对应工艺腔室CVD装置构造概要CVD装置基础2020/4/2616ＣＶＤ装置概要床上设备ProcessModule1TransferModuleProcessModule2LoadLockinLoadLockoutCassetteStationGasBox大気RobotMatchingBoxRF電源CVD装置基础2020/4/2617ＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒＭａｉｎＲａｃｋＴＭＰｕｍｐＰＭ１ＰｕｍｐＰＭ２ＰｕｍｐＬＬＰｕｍｐＮ２ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｒWaterＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｒＨｅａｔＥｘｃｈａｎｇｅｒＰＣCVD装置概要床下设备CVD装置基础2020/4/2618装置動作顺序１０１０１０２０２０ＴＭＰＭ１ＰＭ２ＬＬｉｎ２０大気ＲｏｂｏｔＣａｓｓｅｔｔｅ真空ＲｏｂｏｔＬＬoutCVD装置基础2020/4/2619LLin・LLｏｕｔＰＭ１ＰＭ２ＴＭＬＬｉｎＬＬｏｕｔＬＬＤｏｏｒ抽真空Ｏ－Ｒｉｎｇ正面真空大気CVD装置基础2020/4/2620TMＬＬ－ＴＭＧａｔｅＶａｌｖｅＴＭＬＬ高压空气ＯＲｉｎｇＳｔｒｕｃｔｕｒｅＦｏｒｋＧｕｉｄａｎｃｅ真空ＲｏｂｏｔCVD装置基础2020/4/2621ReactorValveＲｅａｃｔｏｒＲｅａｃｔｏｒＣｏｏｌＰｌａｔｅＣｏｏｌＰｌａｔｅＣｏｏｌＰｌａｔｅＳｅａｌＰｌａｔｅＳｅａｌＰｌａｔｅＳｐｒｉｎｇＴＭＰＭＳｅａｌＰｌａｔｅＳｐｒｉｎｇCVD装置基础2020/4/2622Reactor基板（２７５℃）扩散板ＧａｓＳｈoｗｅｒＰｌａｔｅＣｏｏｌＰｌａｔｅ（60℃）ＰｌａｓｍａＲｅａｃｔｏｒＰｕｍｐＰｕｍｐ排气配管ＲｅａｃｔｏｒＳｈｅａｔｈＨｅａｔｅｒ（２８０℃）ＣｏｏｌＰｌａｔｅ（60℃）ＣｏｏｌＰｌａｔｅ（60℃）ＲＦ电源基板ＬｉｆｔＰｉｎＭ．ＢｏｘCVD装置基础2020/4/2623成膜后Cleaning的必要性共同成膜●在玻璃基板上成膜●在电极、内壁上会有生成物堆积、产生Particle在成膜处理之间、利用等离子刻蚀，除去堆积的生成物，抑制Particle的产生成膜後：膜・粉堆积成膜前成膜等离子刻蚀（ＡＫＴ）CVD装置基础2020/4/2624Cleaning气体（ＮＦ３）等离子分解ＮＦ３＋ｅ－→ＮＦ２＋Ｆ－Ｆ－＋ｅ－→Ｆ＋２ｅ－４ＦＳｉＦ４ＳｉＮＦｘ，Ｎ２●原理：通过激发态F素等离子体进行刻蚀*Cleaning用气体一般为NF3和SF6。［ＫＡＩ１２００（Ｕｎａｘｉｓ）使用SF6］●頻度：每次成膜完成之后（Unaxis）製品処理（成膜）等离子刻蚀成膜完Cleaning原理（ＡＫＴ）CVD装置基础2020/4/2625Ｃｌｅａｎｉｎｇ時Ｇａｓ送気Ｎ２ＳＦ６＋Ｏ２ＰＭ１ＬＬｉｎＣａｓｓｅｔｔｅＳｔａｔｉｏｎＰＭ２ＬＬｏｕｔＴＭ大気Ｒｏｂｏｔ真空ＲｏｂｏｔＳｌｉｔＶａｌｖｅＣａｓｓｅｔｔｅＲｅａｃｔｏｒＶａｌｖｅＬＬＤｏｏｒCVD装置基础2020/4/2626ＰＭ１ＰＭ２ＲｅａｃｔｏｒＶａｌｖｅＴＭＰｕｍｐＰＭ２ＰｕｍｐＰＭ１ＰｕｍｐReactor不是完全密闭的构造、成膜时，ReactorValve和排气配管都有Leak。从ReactorValve泄露出来的气体通过TM腔室，经过TMPump排气。ＴＭＴＭ排気：特气存在区域CVD装置基础2020/4/2627成膜时Ｃｌｅａｎｉｎｇ时ＴＭＰｕｍｐＰＭＰｕｍｐＰＭＰｕｍｐ把腐蚀性气体限制在Reactor内部减少成膜中的Particle气体压力差原理ＲｅａｃｔｏｒＲｅａｃｔｏｒＶａｌｖｅＮ２ＰＭ圧力高ＴＭＰＭＰＭ圧力低Ｒｅａｃｔｏｒ圧力高Ｒｅａｃｔｏｒ圧力低CVD装置基础2020/4/2628CVD设备用力仕様用途備考電気440V、50Hz，3相、485KVA（636A）ReactorHeat用４００ＡＦ／３００ＡＴ上記以外６００ＡＦ／４３０ＡＴ純水系冷却水500L/min、0.4～0.6MPaPump、CoolingPlateHeatExchanger压差必须要0.35MPa300L/min、0.3MPaRF电源和MatchingBox高圧Air140NL/min、0.5～0.6MPaLLDoor、ReactorValve驱动真空-0.067MPa、40～60L/min大气机械手吸着玻璃Ｎ２0.4～0.6MPa、Max2300NL/min、mean800NL/minＰｕｍｐＰｕｒｇｅTM：56NL/min、PM：86NL/minＬＬＶｅｎｔ粉排気0.02MPa以下、6m3/minＰｒｏｃｅｓｓＧａｓ排気排气到除害装置酸排気－１００Ｐａ、１０ｍ３／ｍｉｎ＜筐体排気＞TMPump、PMPump、GasInletBox、GasSplittingBox、GasBoxCVD装置基础2020/4/2629ＲｅａｃｔｏｒＲｅａｃｔｏｒ４０１０１０ＰＭ１ＰＭ２ＬＬｉｎＬＬｏｕｔ１０１０１０２０２０ＴＭ２１ＣａｓｓｅｔｔｅＳｔａｔｉｏｎ１０２０Ｓ１：ＫＡＩ１２００Ｋ２：ＫＡＩ２０Ｍ大気Ｒｏｂｏｔ真空Ｒｏｂｏｔ装置比较构成比较未成膜基板成膜完基板处理的基板枚数ＣａｓｓｅｔｔｅＣａｓｓｅｔｔｅ２２CVD装置基础2020/4/2630ＳｉＨ４ＮＨ３Ｈ２ＰＨ３／Ｈ２Ｎ２Ｏ２ＳＦ６・・・ＭＦＣＭＦＣＭＦＣＭＦＣＲｅａｃｔｏｒＮｏ７ＲｅａｃｔｏｒＮｏ８ＲｅａｃｔｏｒＮｏ９ＲｅａｃｔｏｒＮｏ１０ＲｅａｃｔｏｒＮｏ５ＲｅａｃｔｏｒＮｏ６ＲｅａｃｔｏｒＮｏ３ＲｅａｃｔｏｒＮｏ４ＲｅａｃｔｏｒＮｏ１ＲｅａｃｔｏｒＮｏ２ＰＭ１ＰＭ２ＰＭ１・・・ＭＦＣＭＦＣＭＦＣＭＦＣＳｉＨ４ＮＨ３Ｈ２ＰＨ３／Ｈ２Ｎ２Ｏ２ＳＦ６ＰＭ２・・・ＭＦＣＭＦＣＭＦＣＭＦＣＳｉＨ４ＮＨ３Ｈ２ＰＨ３／Ｈ２Ｎ２Ｏ２ＳＦ６Ｓ１：ＫＡＩ１２００Ｋ２：ＫＡＩ２０ＭＲｅａｃｔｏｒＮｏ７ＲｅａｃｔｏｒＮｏ８ＲｅａｃｔｏｒＮｏ９ＲｅａｃｔｏｒＮｏ１０ＲｅａｃｔｏｒＮｏ５ＲｅａｃｔｏｒＮｏ６ＲｅａｃｔｏｒＮｏ３ＲｅａｃｔｏｒＮｏ４ＲｅａｃｔｏｒＮｏ１ＲｅａｃｔｏｒＮｏ２ＲｅａｃｔｏｒＮｏ７ＲｅａｃｔｏｒＮｏ８ＲｅａｃｔｏｒＮｏ９ＲｅａｃｔｏｒＮｏ１０ＲｅａｃｔｏｒＮｏ５ＲｅａｃｔｏｒＮｏ６ＲｅａｃｔｏｒＮｏ３ＲｅａｃｔｏｒＮｏ４ＲｅａｃｔｏｒＮｏ１ＲｅａｃｔｏｒＮｏ２ＲｅａｃｔｏｒＮｏ７ＲｅａｃｔｏｒＮｏ８ＲｅａｃｔｏｒＮｏ９ＲｅａｃｔｏｒＮｏ１０ＲｅａｃｔｏｒＮｏ５ＲｅａｃｔｏｒＮｏ６ＲｅａｃｔｏｒＮｏ３ＲｅａｃｔｏｒＮｏ４ＲｅａｃｔｏｒＮｏ１ＲｅａｃｔｏｒＮｏ２装置比较ＧａｓＦｌｏｗＳｙｓｔｅｍCVD装置基础2020/4/2631１１００×１３００３６０×４６５Ｓ１：ＫＡＩ１２００Ｋ２：ＫＡＩ２０Ｍ・1枚基板4根Fork・Ｆｏｒｋ材质：Carbon・1枚基板2根Fork・Fork材料：铝装置比较真空机械手CVD装置基础2020/4/2632Ｓ１：ＫＡＩ１２００Ｋ２：ＫＡＩ２０Ｍ・２０本／基板・４本／基板Ｒｅａｃｔｏｒ底面Ｒｅａｃｔｏｒ底面ＲｅａｃｔｏｒＰｉｎＲｅａｃｔｏｒＰｉｎ１１００×１３００３６０×４６５装置比较ＲｅａｃｔｏｒPinCVD装置基础2020/4/2633Reactor左右各两个，一共4个排气口ＰＭＲｅａｃｔｏｒＶａｌｖｅ側Ｓ１：ＫＡＩ１２００Ｋ２：ＫＡＩ２０ＭＰＭＰｕｍｐＰＭＲｅａｃｔｏｒＮｏ１ＲｅａｃｔｏｒＮｏ２ＲｅａｃｔｏｒＮｏ１０・・・ＲｅａｃｔｏｒＶａｌｖｅ側Ｒｅａｃｔｏｒ背面一个排気口ＰＭＰｕｍｐＲｅａｃｔｏｒＮｏ１０ＲｅａｃｔｏｒＮｏ１ＲｅａｃｔｏｒＮｏ２ＲｅａｃｔｏｒＮｏ３・・・ＧａｓＧａｓＲｅａｃｔｏｒＮｏ３装置比較排气系统CVD装置基础2020/4/2634Ｓ１：ＫＡＩ１２００Ｋ２：ＫＡＩ２０ＭＰｕｍｐＰＧ①反馈压力情报Ｇａｓ②调整ＴｈｒｏｔｔｌｅＶａｌｖｅ的开率、控制压力ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＰｕｍｐＰＧＭＦＣＮ２０°９０°①压力反馈②通过MFC调整N2流量