等离子蚀刻机使用说明书

设备使用说明书设备名称：等离子蚀刻设备设备型号:KWT-200-1000FSK北京中联科利技术股份有限公司BeijingChinaUnitedCleaningTechnologyCo.,Ltd.地址：北京市朝阳区北苑路40#邮编：100012电话：[phone]传真：[phone]目目录录--2--一、概述……………………………………………………………………………二、主要技术指标…………………………………………………………………三、工作原理及结构特征…………………………………………………………四、工艺特性及控制要点…………………………………………………………五、使用说明……………………………………………………………………（一）、塾悉本机资料……………………………………………………………（二）、开机前的准备……………………………………………………………六、操作说明……………………………………………………………………七、使用注意事项…………………………………………………………………八、简单故障与排除………………………………………………………………九、设备机械主要图纸……………………………………………………………十、设备电控原理图……………………………………………………………一一一、、、概概概述述述--3--1.1产品特点KWT-200-1000FSK型等离子体刻蚀机具有占地面积小、装片容量大、生产率高等优点。同时，还具有手动/自动功能。除装卸片要人工操作外，其余过程实现了全自动，保证了工艺的准确性和重复性，大大地提高了产品质量。1.2设计目标、设计原理该设备主要用于太阳能电池周边掺杂硅的刻蚀，也可用于半导体工艺中多晶硅、氮化硅的刻蚀和去胶。原理：等离子体刻蚀是采用高频辉光放电反应，使反应气体激活成活性粒子，如原子或游离基，这些活性粒子扩散到需刻蚀的部位，在那里与被刻蚀材料进行反应，形成挥发性生成物而被去除。它的优势在于快速的刻蚀速率同时可获得良好的物理形貌。（这是各向同性反应）在辉光放电条件下，CF4→C4++4F-O2→2O2-F+Si→SiF4SiF4挥发性高，随即被抽走。刻蚀过程的主要反应放电过程e-+CF4→CF3++F+2ee-+CF4→CF3+F+e-e-+CF3→CF2+F+e-O2+e-→2O+e-腐蚀过程Si+4F→SiF4↑3Si+4CF3→4C+3SiF4↑2C+3O→CO↑+CO2↑二二二、、、主主主要要要技技技术术术指指指标标标--4--我公司研制的等离子体刻蚀机规格：CUCKWD-SK-200CUCKWD中联科伟达高新转换产品SK等离子体蚀刻机200基片最大直径200㎜2．1刻蚀介质：5〞、6〞掺杂硅/氮化硅2．2刻蚀部位：硅片方片周边2．3产能最大装片量：400片/批刻蚀速率：Si3N450nm/min掺杂硅200nm/min批处理时间：20~30min；2．4射频电源13.56MHz，0～1000W连续可调2．5气路系统手动、2路质量流量计、1路浮子流量计2．6真空系统标准配置3路工艺气体通路；2X-15机械泵，工作压力自动控制；本底真空度：≤0.1mbar；工艺压强：0.5~2mbar；2．7电源3PH，380V，50HZ，4KVA2．8周边刻蚀均匀性±5%2．9设备可靠性：设备平均维修间隔时间MTBF≥500小时；设备平均维修时间MTTR≤4小时。三三三、、、工工工作作作原原原理理理及及及结结结构构构特特特征征征--5--3．1总体结构本设备由刻蚀系统、抽空系统、旋转系统、高频电源、匹配器等部分组成，如下图：3．2设备系统图反应室采用立式结构，射频功率通过电感耦合到反应室内，同时基片采用旋转方式，保证周边刻蚀均匀。真空系统采用旋片式机械泵，具有主抽和预抽两路抽气管路，既保证本底抽空的时间，又使气氛扰动减小，减少粉尘扬起，保证基片清洁。送气系统通、断气均采用电磁阀控制，工艺气体采用质量流量计控制，可靠性高，重复性好。片架可旋转，提高了--6--刻蚀的均匀性。射频电源的频率和功率稳定，并有阻抗匹配器可保证射频输出功率几乎完全耦合到反应室内。电气控制具有手动/自动控制功能，在手动状态下，可以真空检漏，不能进行工艺实验。采用PLC进行工艺自动控制，可靠性高，稳定性好。各电气元器件均采用插装式，便于维修和更换。四四四、、、工工工艺艺艺特特特征征征及及及控控控制制制要要要点点点4.1工艺主要由以下几个流程组成：装片运行开预抽—主抽—送气—辉光—抽空—清洗—充气运行关取片4.2工艺说明①预抽：主要通过预抽电磁阀，将反应室的空气抽走，压力保持在0.01MPa以下；②主抽：主要通过主抽电磁阀和电子执行器（微调气压装置），将反应室的气压保持在10Pa左右；③送气：主要将辉光需要的气体CF4和O2送到反应室，该过程反应室的气压稳定在100Pa左右；此状态为动态平衡，即通过送气系统流量与抽气速度的匹配，维持100Pa的真空压力。④辉光：通过射频发生装置，使硅片和CF4、O2反应，，对硅片切面边缘进行化学腐蚀，达到边缘蚀刻目标，该过程反应室的气压保持在100Pa左右；在辉光放电条件下：CF4→C4++4F-O2→2O2-F+Si→SiF4SiF4挥发性高，随即被抽走。⑤抽空：辉光结束后，将残留在反应室的各种气体抽走；⑥清洗：通适量的N2将残留在反应室的CF4、O2等气体清洗出反应室；⑦充气：通适量的N2将反应室内的气压调整到外部的气压，将内外气压调整到完全一致，便于开盖装取硅片。4.3控制要点1)主要通过PLC来实现对设备的开关（预抽/主抽/抽气/放气等电磁阀）进行量--7--（时间）的控制，工艺气体流量（CF4、O2模拟量读写）设置及显示、压力（模拟量）设置及实际值的实时显示；2)该设备有个关键点是，在送气、辉光几个工艺进行的过程中，反应室的气压不能过高也不能过低，要稳定在100Pa左右；为了实现这个功能，主要通过一个气压的微调装置（电子执行器）来控制，运用PID模拟量控制来达到精确而稳定气压的预期值；3)全部过程通过运用模拟量的读写，与PLC的通讯进行精确控制，确保硅片蚀刻的精度和设备的稳定性；4)同时设有可操作的触摸屏，客户可根据自身的工艺特点进行特性工艺的设定。5．工作环境与安装要求5.1工作环境a)环境温度：5℃～40℃；b)相对温度:70%；c)环境净化等级：优于10000级；d)大气压强：86kPa～106kPa；e)电源：三相交流380（1±10%）V，频率50（1±1%）Hz；f)所用工艺气体压力：工艺气体：N2：纯度99.999%（推荐），0.1～0.2MPa，最大流量1000mL/min；CF4：纯度99.999%（推荐），0.1～0.2MPa，最大流量300mL/min；O2：纯度99.999%（推荐），0.1～0.2MPa，最大流量30mL/min；压缩空气压力：0.3MPa～0.6MPa；g)有良好的接地点,接地电阻小于4Ω。H）排废：反应室架、机械泵上均要求有负压抽气口；总抽气速率≥2000L/min。5.2安装5.2.1净化等级高于1万级的净化厂房内，面积：2.4×(1.8+0.6),其中净化区面积：2.4×1.8m2灰区面积:2.4×0.6m2。5.2.2具有机械泵尾气排放通道，Φ45×1.5的软管连接；具有臭氧排放、抽气通道，内径Φ100的不锈钢管道连接。5.2.3配置N2、CF4、O2、压缩空气（气动阀用）工艺气体，N2、CF4、O2接口为1/4，（外径）内外抛光不锈钢管，与设备相连一端盘成约Φ200mm圆一圈后再--8--+15V_F2N-4ADF2N-4AD开关电源FX2N--32MR滤波器KA1KA5KA4KA3KA224V开关电源FU2FU1QF2QF1KM1KM2FR1FU3QF0留出约300mm长直管，工艺气体压力0.1MPa～0.2MPa；压缩空气进气管道为外径Φ6mmPVC软管，压力为0.3MPa～0.5MPa；。5.2.4三相+中相+地线，高频电源独立地线，接地电阻4Ω。五五五使使使用用用说说说明明明（一）、熟悉本机资料1、整机结构示意图，见附图一2、电原理图，见附图二（二）、开机前的准备1、检查机器是否装妥，将所有的支撑脚旋下，将机器调至水平位置；2、将所有电源开关及电器开关置于“关”的位置，检查电源是否合乎要求，机壳接地是否可靠，射频电源单独接地是否已执行，且接地电阻4Ω；3、检查供气与排气管道连接是否正确，检查各供气压力是否在规定值内；4、当总电源改变或相序变化时，请先卸下真空泵传送带，确认好电机方向才能运行，否则真空泵反转，将可能导致损坏真空泵的严重后果；5、检查真空泵油面观察窗口，当油面低于标准或较浑浊时，会影响真空泵运行性能，请添加或更换同型号真空泵油；六六六操操操作作作说说说明明明图A．下图为设备电气控制元件底板分布简图：--9--急停电源启动报警自动运行手动自动电源停止触摸屏图B．下图为设备操作面板各部件功能及作用：1、开启设备的外部总电源空开，然后打开设备内部总电源开关，如本节图A-1所示各空开。最后将外围供气阀门全部打开，并检查各压力是否在正常范围内；2、目视“电源停止”按钮红色指示灯是否亮灯，如无亮灯，则应检查外部电源和内部电源空1、QF0、QF1、QF2为总电源空气开关和控制电源断路器；3.此红色电源停止按钮开关红色指示灯在总空开闭合后应该显示!否则请检查总电源是否打开或外部电源是否接通!!2.操作电源启动按钮开关！6.报警器:为声光报警器，在设备故障或工艺周期完成时给出声光报警提示！1.触摸屏：控制设备的人机界面！7.急停开关：为设备发生突发状况时，按下使系统停止工作，正常情况下为旋起状态。4.此选择开关为设备“手动/自动”运转模式转换开关5.自动运行开关：为设备自动运转模式下的启动开关--10--气开关是否打开。如亮灯，即可开启“电源启动”按钮（如本节图B-1所示按钮开关），此时“电源启动”按钮绿色指示灯应亮灯，触摸屏应显示如下图LOGO画面后约6秒进入系统主画面；确认系统射频电源的的黄色开关是否开启及亮灯，射频电源进入约5分钟的预热；预热完成时，射频电源的红色按钮给出亮灯提示，设备即可进入工作状态，否则请勿操作设备，待故障排除后方可运行；3．系统主画面如下图所示，主要显示当前设备运行参数及运行状态：包括自动运行状态下工艺进行时间及工艺气体流量参数显示；手动状态下各工艺时间显示为0秒；“静音”按钮为声光报警器蜂鸣时按其可使其止闹；4．工艺时间及参数设定：在《主画面》中点击“参数设定”按钮，画面切换进入如下图所示的《参数设定》界面，根据工艺要求点击各灰底红字区域即可设定各相应参数；--11--5．手动调试操作工艺流程：将如本节图B-4所示的模式选择开关选择置于“手动”状态，点击《主画面》中的“手动操作”按钮，画面切换进入如下图所示的手动操作界面；（在此之前请确认设备反应室内是否真空未破除，如未破除请按以下“充气”工艺流程进行操作，以能打开反应室盖为准）；（1）预抽：依次点击打开如下图所示的触摸屏“真空泵”、“预抽阀”和“旋转电机”按钮，打开后各按钮如下图显示状态，设备将通过预抽电磁阀以较缓的抽速进入预抽真空阶段；--12--（2）主抽：当预抽开启后，机械式相对真空表指针指示为-0.09Mpa（绝对真空度为0.01Mpa）以下时，即可打开触摸屏“主抽阀”按钮，同时关闭“预抽阀”按钮，如下图所示各按钮显示状态；设备以较快的抽速进入主抽真空阶段；（3）送气：当主抽开启后，反应室压力显示为10Pa及以下时，点击“送气阀”按钮，系统以所设定的气体流量将工艺气体CF4及O2送入反应室，如下图所示各按钮显示状态：（此流程中须注意使反应室压力保持在100Pa左右，如压力高于标准，可通过调节数显真空表的开率将电动蝶阀的开度适当加大，如小于标准，则适当减少，直至达到标准范围）；--13--（4）辉光：当送气开启后，反应室压力保持在100Pa左右时，点击“辉光”按钮，如下图所示各按钮开启状态；射频电源绿色按钮运行指示灯