Säker rengöring av AIXTRON-susceptorer utan att skada CVD SiC-beläggningen

Den CVD SiC-belagda susceptorytan måste förbli ren, men är ömtålig och mottaglig för skador på grund av dåliga hanteringsprocedurer. I många fabriker skapar små misstag i rengöringsprocedurerna en lokal ojämnhet eller mikrorepor som påverkar waferkvaliteten nedströms. En underhållsingenjör rapporterade faktiskt att bytet från den nuvarande skrubbdynan han använde till en mjuk, följsam torkduk löste de pågående problemen med beläggningsslitage. Inte bara avlägsnas resterna, utan SiC-skiktet hålls intakt så att det fortsätter att uppfylla sin funktion att termiskt isolera wafern. Sic-belagd grafitmottagare .

Bästa AIXTRON G5/G10-metoderna för rengöring av susceptorer för lång livslängd

Det bästa sättet att rengöra AIXTRON G5- och G10-susceptorerna är inte "starkare rengöring", utan rengöringsmedlet rengör och tar gradvis bort uppbyggda avlagringar för att inte skada CVD SiC-beläggningen. Många produktionslinjer har en längre livslängd. Epitaxiell susceptor om rengöring är en del av hela processen snarare än ett aggressivt steg. En typisk metod som används för rengöring är gasrengöring på plats inuti reaktorn. Det innebär att man rengör bort avlagringarna av SiC eller kol med hjälp av halogenbaserade gaser vid kontrollerad temperatur. Nyckeln till framgång är den kontrollerade temperaturen för att skydda beläggningen från angrepp. Många ingenjörer gillar detta sätt eftersom det inte har kontakt (vilket orsakar mikrorepor). Våtrengöring med låg påverkan vid underhållsstopp används också ofta. Den innehåller viss lösningsmedelsrengöring för att rensa upp lösa material, sedan noggrann nedsänkning av kemiska dopp för att eliminera kontaminering från metaller och oxider. En grundläggande regel att komma ihåg är "inga skrubbverktyg, ingen grov avtorkning". Även en liten repa på ytan kan fungera som en partikelgenerator under en högtemperaturprocess. En annan metod som används av vissa fabriker är användningen av en rengöringsrotationscykel. Viss lätt rengöring efter varje körning utförs och djup kemisk rengöring utförs endast under schemalagda underhållsstopp, snarare än under varje process. Detta minskar belastningen på SiC-beläggningen. En SiC-produktionslinje hävdar minskade beläggningsfel sedan man övergick från veckovis aggressiv rengöring till korta dagliga rensningsprocesser och en månatlig rengöring baserat på visuella inspektionsresultat. Många inser inte vikten av att kontrollera kylningsprocessen. Den gradvisa nedkylningen av susceptorn före rengöring är bra för att minska termisk chock. Temperaturförändringar kan vara en orsak till att beläggningen spricker, men ingen omedelbar effekt kan observeras. Faktum är att normalt sett uppnås en mycket längre livslängd för susceptorn genom en kombination av de tre procedurerna: kontrollerad rengöring på plats, våtrengöring med låg påverkan och god hanteringsdisciplin, för att undvika tidigt fel på susceptorerna (G5/G10) och säkerställa en längre livslängd och bättre avkastning.

Undvika partikelproblem i epitaxi under kemiska rengöringsprocesser

Partiklar är förmodligen en av de viktigaste variablerna i en stabil epitaxiprocess vid rengöring med kemiska steg. All kvarvarande lös film eller smuts, hur liten som helst, kommer att hamna på waferns yta och orsaka svårspårade defekter. Ändå är det i många fall själva rengöringssteget som orsakar problemet snarare än att lösa det. Ett uppenbart problem är otillräcklig sköljning efter kemiska bad. En kemikalie som inte sköljs bort helt från delen kommer under efterföljande uppvärmningscykel att torka på susceptorn eller på kammaren och bli små partiklar. Droppande vatten med hög renhet och att låta det torka normalt utan användning av forcerad luft, vilket kan sprida det ytterligare, kan minimera detta. Ett annat problem är efterrengöring. I många fabriker är delarna rena och lämnas under lång tid i friska luften. Damm kan lägga sig på ytan utan att någon observerar det - helt enkelt damm från renrummet. En tekniker i en fabrik rapporterades omedelbart ha eliminerat problem med upprepade partiklar genom att bara använda ett lock för delöverföringsbrickan, med exakt samma rengöringskemi som tidigare. Rengöringens kompatibilitet med delar är också viktig. Kemin kan reagera annorlunda med äldre... Sic-beläggning eller metallchuckar och skapa ett tunt lager som kan flagna av efteråt. Det är anledningen till att många grupper kontrollerar rengöringskemin på reservdelar. Kontroll av torkfasen är en annan aspekt som kan förbises. Fläckarna kan uppstå på grund av vatten som finns kvar i själva chucken och de kan lämna mineralfläckar. Generellt sett ger en långsam torkfas, alltså längre cykeltid, en renare finish. Sammanfattningen är att det inte finns ett specifikt betydande misstag som bidrar till partikelproblemen. Det är kombinationen av sköljning, hantering och torkning. Epitaxi kan bli stabil och repeterbar genom att utföra de tre ovanstående procedurerna korrekt och försiktigt.

Hur reagerar högren grafit på rengöringscykler med syra och plasma?

Det är fördelaktigt att använda högrent grafit för epitaxisystem på grund av de mycket höga driftstemperaturerna och den förlängda användningstiden. Grafitens yta förändras dock subtilt över tid i syra-/plasmarengöringsprocesserna, vilket kanske inte är lätt synligt: ​​Grafiter smälts inte eller löses inte upp snabbt under syrarengöringsfasen, men reaktioner kan ske på ytan. Starka syror kan "attackera" ytan och skapa gropar på en ursprungligen slät yta. Sådana grova ytor kan bli en kontamineringspunkt för partiklar eller rengöringsrester. Det är känt i många fabriker att äldre grafitdelar med tiden börjar samla på sig fler partiklar, medan rengöringsmetoden förblir densamma. Vanligtvis orsakas detta av långvarig syraexponering. Plasmarengöring har en liknande men annorlunda skadlig effekt. Till skillnad från syrarengöring är borttagning av kollager med syre- och/eller fluorplasma effektivt, men själva ytan kan etsas bort lager för lager. Långsam etsning av grafitytor leder till texturförändringar och det kan göra att delarna blir spröda på vissa ställen. I sådana fall kan flingor falla av vid höga temperaturcykler och fungera som partikelkällor i reaktorn. Detta problem identifierades på en produktionslinje. Efter flera månader började en uppsättning helt nya delar som hade rengjorts för mycket (flera plasmacykler) producera slumpmässiga waferdefekter. Plasmat etsades bort, men fungerade också perfekt för att avlägsna kontaminering. Att ändra tiden för plasmarengöring, öka antalet visuella inspektioner, har minskat defektfrekvensen. För att undvika dessa fenomen är det önskvärt att hantera grafitytans livslängd och rengöringskraften. Syrarengöring bör inte vara för lång och bör endast ta bort synliga kontamineringar. Det har observerats att korta plasmarengöringspulser fungerar mer effektivt än längre pulser. Dessutom minskar växling av grafitdelarna som används för rengöringsprocessen slitaget på grafiten i viss mån. Avgörande är att högren grafit är avsedd att återanvändas, inte modifieras för all framtid, och eftersom den används dagligen tar varje rengöringscykel bort partikeln och modifierar ytan.

Vanliga orsaker till sprickor i CVD SiC-beläggning efter upprepat underhåll

CVD SiC-beläggningar är utformade för att vara starka, men underhåll bör utföras upprepade gånger och kommer att orsaka stress på beläggningen över tid, vilket leder till sprickbildning. Sprickor kan ofta orsakas av en kombination av fel. De ackumuleras över tid med mindre förändringar i hantering, rengöring och termisk cykling. En vanlig orsak är termisk chock på grund av rengöringscykeln. Om en susceptor eller belagd del värms upp eller kyls ner snabbt, kommer SiC-skiktet och basmaterialet att expandera i olika takt. Denna missmatchning genererar en töjning. Efter några cykler börjar små sprickor bildas, och efter fler cykler växer en spricka sig större, tills slutligen ingenting lämnas intakt. Ett tidigt underhållsteam fann att längre kylningstid innan delar flyttades till rengöringsstationer ledde till färre sprickor. En annan oro är kronisk exponering för kemikalierna. Bindningen mellan SiC-beläggningen och substratet kan gradvis brytas ner med starka syror eller reaktiva rengöringslösningar. Även om varje typ av rengöring kan verka ofarlig, kan upprepade appliceringar leda till försvagning av beläggningen i vissa områden. Med tiden utvecklas dessa svaga punkter till platser där sprickor initieras. Mekaniska hanteringsskador är också en stor faktor. Små ytdefekter kan orsakas av enkla åtgärder, som att vila delar på hårda ytor, arbeta med metallverktyg eller mindre stötar på delar under överföring. Dessa kanske inte är ett problem initialt, men när temperaturen stiger kommer de att utvecklas till framträdande sprickor. En annan dold orsak är överrengöring med plasma. Plasma kan användas för att ta bort rester, men kan också orsaka ojämn etsning av beläggningsytan vid lång eller frekvent exponering. Detta bygger upp spänningar i strukturen, vilket gör att spänningspunkter försvagar den. Ett teams förändring i hur de underhåller produktionslinjen resulterade i ett verkligt fall där sprickproblemen minskade. De minskade användningen av aggressiva kemiska doppningar, införde färre slipande hanteringsbrickor och minskade plasmarengöringstiden. Inga ändringar gjordes på verktyget, men märkbart ökade beläggningens livslängd. Grundkonceptet är mycket enkelt: SiC-beläggningar misslyckas inte på grund av sin svaghet, det beror på att upprepat underhåll gradvis tvingar dem att överskrida sin spänningsgräns. Det är lämpligt att följa varje rengöringssteg försiktigt för att få en lång beläggningslivslängd och en stabil epitaxiprestanda.

När ska man reparera eller byta ut epitaxiella delar i AIXTRON-reaktorer?

En konst att reparera eller byta ut epitaxiella delar i AIXTRON-reaktorer är att kunna läsa av de små förändringarna och känna igen dem innan de leder till delfel. Det är inte ofta man märker att tillverkade delar som foder, susceptorer och grafiter plötsligt slutar fungera. Istället kommer dessa delar att slitas bort gradvis med tiden och vid den tidpunkten kan problemen börja dyka upp på dina wafers. En tydlig indikator på upprepade partikelproblem trots rengöring är om samma problem fortsätter att uppstå. Om dina wafers fortsätter att uppvisa samma typ av slumpmässiga defekter och trots en rengöringsprocedur ingenting förändras, är det troligt att ytan på din del är för dålig för att kunna återställas. Till exempel ökade en linje rengöringsstyrkan kontinuerligt för att bekämpa partikelproblemen de såg, bara för att det skulle visa sig att deras susceptor under deras SiC-beläggning var mikrosprickad. Synlig färgförändring eller slitage på beläggningen är också ett tydligt tecken. Vanligtvis ser SiC-belagda delar konsekvent likadana ut. Om du börjar se mörka områden som inte kan tvättas bort, eller mattare/olika färgade texturer på delar, är det mycket troligt att beläggningen har frätits bort eller skadats. Du har väntat för länge med att reparera i det här skedet. Sprickor och kantflisningar visar att det bästa alternativet är att byta ut den. Höga temperaturcykler tenderar att sprida dessa sprickor relativt snabbt, även om de initialt är minimala. Att polera eller rengöra dessa sprickor minskar ofta bara processens stabilitet snarare än att förbättra den. Förändringar i din process, såsom processavdrift, kan vara en mer subtil indikator på att slitage på delar börjar bli ett problem. Allt eftersom delarna slits ut förändras gasflödet eller värmefördelningen i reaktorn och man kan börja se förändringar i temperaturjämnhet, avsättningshastighet eller waferkonsistens utan att receptet någonsin har ändrats. Ofta avskrivs dessa förändringar initialt som processvariationer snarare än det mekaniska problem som den slitna delen representerar. Reparation är egentligen bäst lämpad i fall där föroreningarna bara är ytliga, såsom liten förorening, eller där lätt avsättning har lagts på delar. I dessa situationer kan antingen en kontrollerad kemisk rengöring eller lågeffektsplasma återställa delarna inom gränserna, men om det skulle ha uppstått någon strukturell skada är ett delbyte mer tillförlitligt i längden. En fabrik berättade om hur de har minskat sin totala driftstoppstid från när en del går sönder till bara en enkel regel. Om de ser samma partikelproblem två gånger i rad efter rengöring tas delen bort och skickas för inspektion, inte för användning i produktion. Man fann att detta minskade tiden då en plötslig minskning av avkastningen skulle inträffa. Det mest praktiska sättet att driva verksamheten dagligen är att bygga in underhåll av reservdelar i processkontrollen, snarare än att bygga reparationerna kring underhåll som reagerar på olika situationer. Med noggrann övervakning kan lätt slitage på delar undvikas under fullständiga produktionsserier genom att hålla epitaxi stabil och genom tidigt beslutsfattande.