等离子体刻蚀机使用说明书(最新版).pdf

中国电子科技集团公司第四十八研究所 M42200-2/UMM42200-2/UM型等离子体刻蚀机型等离子体刻蚀机 用用 户户 使使 用用 说说 明明 书书 中国电子科技集团公司第四十八研究所中国电子科技集团公司第四十八研究所 2007 年 1 月 2007 年 1 月 中国电子科技集团公司第四十八研究所 2目 录 目 录 1．概述概述····························· （1） 1．1 产品特点 ························ （1） 1．2 主要用途及适用范围 ··················· （1） 1．3 品种、规格 ······················· （1） 1．4 型号的组成及其代表意义 ················· （1） 1．5 使用环境及工作条件 ··················· （1） 2．工作原理及结构特征工作原理及结构特征····················· （2） 2．1 总体结构························ （2） 2．2 设备系统及工作原理·················· （2） 3．主要技术指标主要技术指标························ （3） 4．安装和调试安装和调试·························· （3） 4．1 安装条件························ （3） 4．2 安装程序及注意事项·················· （4） 4．3 调试程序及注意事项·················· （4） 5．使用与操作使用与操作·························· （6） 6．故障分析与排除故障分析与排除······················· （6） 7．安全保护及注意事项安全保护及注意事项····················· （7） 7．1 安全保护 ························ （7） 7．2 注意事项 ························ （7） 8．保养与维护保养与维护·························· （8） 9．运输、储存及开箱检查运输、储存及开箱检查···················· （8） 中国电子科技集团公司第四十八研究所 1．概述．概述 本说明书提供有关等离子体刻蚀设备的安装、 操作及维护的说明。

用户必须按照有关说明使用 1.11.1 产品特点 产品特点 M42200-2/UM 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 主要用途及适用范围 1.2 主要用途及适用范围 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 1.3 品种、规格 1.3 品种、规格 我所研制的等离子体刻蚀机有如下规格： 1） M42150-1/UM 2） M42200-1/UM 3） M42200-2/UM 1.4 型号的组成及其代表意义 1.4 型号的组成及其代表意义 M 4 2 200 — 2 / UM 3企业代号 （中国电子科技集团公司第四十八所） 设计顺序号 主参数（基片最大直径 200 毫米） 种类（等离子体刻蚀设备） 型（刻蚀设备） 类（表面处理和薄膜淀积设备） 1.5 使用环境及工作条件1.5 使用环境及工作条件 a) a) 环境温度： 5℃～40℃； b) b) 相对湿度： ＜70％； c) c) 环境净化等级： 优于 10000 级； d) d) 大气压强： 86kPa～106kPa； 中国电子科技集团公司第四十八研究所 e) e) 电源： 三相交流 380(1±10％)V，频率 50(1±1％)Hz； f) f) 所用工艺气体压力： 0.1MPa～0.2MPa；压缩空气压力：0.3MPa～0.5Mpa； g)g) 有良好的接地点，接地电阻小于 4Ω。

2. 工作原理及结构特征工作原理及结构特征 2.1 总体结构总体结构 本设备由反应室、真空系统、送气系统、高频电源、匹配器等部分组成，见附录1——等离子体刻蚀机平面安装图 2.2 设备系统及工作原理设备系统及工作原理 图 1 等离子体刻蚀机系统图 反应室采用立式结构， 射频功率通过电感耦合到反应室内， 保证周边刻蚀均匀真空系统采用主抽和预抽两路抽气， 既能保证本底抽空的时间， 又能使气氛扰动减小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，提高了刻蚀的均匀性在泵口有一路稀释气体，它可以延长泵的维护周期和使用寿命，在排气出口加有一路N2可使排放尾气达到排放标准射频电源的功率采用闭环自动控制，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4中国电子科技集团公司第四十八研究所 5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 3．主要技术指标3．主要技术指标 3.13.1 刻蚀介质 掺杂硅、氮化硅 3.23.2 刻蚀部位 5“,6“方片周边 3.33.3 装片量 300 片/批 3.43.4 射频电源 13.56MHZ ，100～1000W 连续可调 3.5 3.5 气路系统 手动、1 路浮子流量计,2 路质量流量计 3.6 3.6 抽气系统 2X-15 机械泵，工作压力自动控制 3.73.7 载片架旋转 3.83.8 刻蚀速率 Si3N4 50nm/min 掺杂硅 200nm/min 3.93.9 批间时间 25min 3.103.10 电源 3N， 380V，50HZ，5KVA 3.113.11 周边刻蚀不均匀性 ±5% 4．安装和调试4．安装和调试 4.1 安装条件 4.1 安装条件 4.1.14.1.1 净化等级高于 1 万级的净化厂房，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。

4.1.24.1.2 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 PVC 管道连接 4.1.34.1.3 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Φ6mm PUV软管，压力为 0.3MPa～0.5Mpa 4.1.44.1.4 三相+中相+地线，高频电源独立地线，接地电阻<1Ω 4.1.5 4.1.5 若使用水冷机械泵，则需配置内径Φ14 的进出水增强纤维管，水压 0.2MPa～中国电子科技集团公司第四十八研究所 60.4MPa 4.2 安装程序及注意事项4.2 安装程序及注意事项 4.2.14.2.1 按照附录 1 的布局放置该设备主机柜和控制柜 4.2.24.2.2 调整主机柜的地脚，使主机柜处于水平状态 4.2.34.2.3 电感线圈、反应管以及上压环的安装： 电感线圈安装：若为出厂线圈，则无须调整线圈安装位置否则将高频引入线接在电感线圈的顶部末端， 地线接在电感线圈底部的末端。

（调试辉光匹配时这两个接线位置可能需要调整） 反应管安装：检查下台板安装的水平度，然后先将下室体、上压环的密封槽及矩形密封圈用绸布和酒精清洗干净，再将 2 个密封圈分别放到下室体和上压环的密封槽中，将反应管竖直与下室体和电感线圈对中，缓缓将石英管放到下室体密封圈上 注：注：放入反应管时避免反应管壁与上台板发生碰撞，以免造成反应管破损，且电感线圈除聚四氟乙烯支撑杆外其余部分不得与石英管壁接触，否则调整电感线圈位置 上压环安装： 电感线圈和反应管安装好后， 将上压环的密封槽对中放到反应管上先从下向上拧上左右两个钉，并轻轻带紧；待反应室第一次抽到真空后再次轻轻带紧（用手即可） 4.2.44.2.4 安装反应室上盖，将进气管与反应室进气弯通接头接好 4.2.54.2.5 调整控制柜的地脚螺钉，将控制柜调整至水平状态并使其下部与主机柜下部平行 4.2.64.2.6 将主抽阀、预抽管、蝶阀、穿墙管（若穿墙，则安装） 、波纹管、隔断放气阀依次将反应室底部的快卸法兰和泵口进气法兰用快卸卡箍连接、旋紧，形成一个抽气通道，注意保证各个接头不漏气 4.2.74.2.7 按电气接线图接好各电器部件的接线以及电源进线。

注意各螺钉、 接头无松动，保证机柜接地良好 4.3 调试程序及注意事项 4.3 调试程序及注意事项 4.3.14.3.1 整机安装完成后，将控制开关全部复位， “手动/自动”旋转开关置于中间位置 4.3.24.3.2 用万用表测量电源进线相线与相线之间、相线与地线之间是否短路确认无误后合上控制柜断路器，按下电源开关，此时整机上电，程序控制器、电源开关和“泵关”有指示 中国电子科技集团公司第四十八研究所 74.3.34.3.3 设备断电，将隔断放气阀与泵进气法兰的快卸卡箍拆下，用 KF40 盲板堵住泵进气法兰口，并装上快卸卡箍给设备上电， “泵关”有指示后，点动“泵开”按钮，观察机械泵旋转方向是否与标记一致，若反向则任意交换机械泵进线中的两相确认机械泵旋转方向与标记一致后，拆下盲板，重新装好隔断放气阀 4.3.4 4.3.4 将旋转开关旋至手动，开机械泵和预抽阀，2min～3min 后压力表应显示有压力值；当压力的测量值小于 600Pa 时，关预抽，开主抽，三分钟后压力值显示应小于15Pa，如达不到该值，应检查各管路接头若压升率<10Pa/min（关闭主抽后，反应室内压力上升的速率） ，则更换机械泵内的机械泵油（泵油型号为 1 号真空泵油）或机械泵。

4.3.54.3.5 各开关复位，将旋转开关旋到自动，从控制界面进入手动界面（操作程序见《等离子体刻蚀机 PLC 自动控制操作说明书》 ） ， 测试各阀门工作状态， 确认无异常后，准备进行手动工艺的调试 4.3.6 4.3.6 将射频电源功率粗调旋钮逆时针旋到底，按下射频电源的“预热” （ “电源预热” ）按钮，预热 30 分钟 4.3.74.3.7 按下“泵开”按钮，启动机械泵将O2、CF4的流量及反应室压力设定到工艺值（设定过程详见《等离子体刻蚀机PLC自动控制操作说明书》 ） ，并按工艺步骤进行操作当进行到送气步骤时，电机转速为 10rpm 4.3.84.3.8 当压力稳定后，按下射频电源的“高压开”按钮，将功率旋钮顺时针转动（注意：只能轻微的、缓慢的转动） ，当板压达到约 500V 时，调节调谐 1 和调谐 2， ，使反应室内会产生辉光，并且使反射功率最小(小于入射功率的 5%)； 4.3.94.3.9 缓慢旋转功率粗调旋钮，并不断调整匹配盒上的调谐 1 和调谐 2 旋钮，保证反射功率一直最小（小于入射功率的 5%） ，直到功率增至需要的数值 4.3.10 4.3.10 等功率稳定 10 分钟后，将功率粗调旋钮逆时针旋到底，等到压力稳定在设定值后，再将功率粗调旋钮顺时针旋转到刚才的位置，观察各参数应与刚才的一致。

4.3.11 4.3.11 关射频电源高压后，用N2清。