PE刻蚀工作总结.docx
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PE刻蚀工作总结.docx
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PE刻蚀工作总结
个人工作总结
个人工作总结1
概述:
3
所负责岗位常见异常及其处理方法:
4
PE4
一、石墨舟的产线管控及异常问题解决方案4
1.石墨舟的拆卸4
2.石墨舟的清洗机台的使用及石墨舟的清洗4
2.1石墨舟清洗机的操作步骤4
2.2对洗舟机台槽体进行清洗4
2.3酸洗4
2.4水洗5
3.石墨舟的烘干5
4.石墨舟的组装5
5.石墨舟的上线检查和管控5
6.产线复产时石墨舟的规范使用5
二.PECVD设备结构及参数认知6
1.装载区:
桨、LIFT、抽风系统、SLS系统6
2.特气柜:
MFC、气动阀6
3.特气供应系统7
4.温度控制系统7
5.真空系统:
真空泵、蝶阀9
三、工艺参数对成膜质量的影响9
1.射频功率9
2.压力9
3.温度9
4.气体流量大小及比例对折射率的影响10
5.射频开关10
四、导致镀膜不良一些异常因素及产线处理措施10
五、PECVD镀膜的主要作用11
六、工艺运行步骤11
七、正常生产时的工艺分类11
刻蚀12
一、后清洗的目与原理12
二、刻蚀中容易产生的问题及检测方法:
12
三、去除磷硅玻璃的目的:
12
四、各功能槽分布及作用13
五、补液14
工作过程中遇到的重大异常及排查方法案例:
14
一、白点返工比例异常偏高,排查方法如下:
14
二、单个机台返工比例持续偏高14
三、各机台周期性的出现卡点及边缘发黄情况15
四、导入NY工艺时电池三部出现大量卡点烧焦排查方案15
五、某个炉管PE镀膜后片子颜色呈现绿色(正常为蓝色)15
对所负责工序改善建议16
PE
一、石墨舟的产线管控及异常问题解决方案
1.石墨舟的拆卸
1.1将石墨舟侧躺在工作台上,对石墨舟整体进行检查,检查舟叶和销钉是否破损
1.2使用力矩扳手将石墨舟上的固定石墨螺丝拧送
1.3将舟正立,一端旋出石墨舟舟叶的陶瓷杆,另一端同时插入PVC棒,注意防止陶瓷套掉落。
1.4将拆卸下的陶瓷杆和螺丝螺帽分别放置于专用泡沫盒中。
1.5石墨舟放入清洗槽:
两手握住石墨舟两端,轻拿轻放,将石墨舟放入清洗槽
2.石墨舟的清洗机台的使用及石墨舟的清洗
2.1石墨舟清洗机的操作步骤
1.1.1打开“手动石墨舟清洗机”的电源开关和照明开关,进入电脑界面。
打开电源开关和照明开关,进入电脑界面。
1.1.2进入操作界面:
按“点击进入操作界面”开始清洗操作。
1.1.3点击进入槽体:
如在1#槽体清洗,点击“1#槽操作画面”。
2.2对洗舟机台槽体进行清洗
向槽内放入纯水进行清洗酸槽:
在1#槽操作画面中点击“1#手动模式”、“注水阀”淹没舟页,清洗完毕后按“排水阀”排空。
2.3酸洗
按工艺要求比例配酸,体积比为HF:
H20=25%:
75%,总体积为溶液刚好没过石墨舟时的体积。
若使用副槽的循环液,启动“抽酸阀”将储液槽的酸抽入到漂洗槽中,先排掉旧液16L,再补16L新酸,在配液过程中遵循先加水后加酸原则。
1.3.1配酸:
配液(华林科纳):
先启动“进水阀”加水至最下一根焊条处,再启动“抽酸阀”加酸至第二个焊条处。
若使用副槽的循环液,启动副槽“抽酸阀”将储液槽的酸抽入到漂洗槽第二个焊条处,再启动“抽酸阀”加酸至第三个焊条处。
配液(赤诚):
先启动“进水阀”加水至至“4”刻度线,再启动抽酸阀加酸至“6”刻度若使用副槽的循环液,启动副槽“抽酸阀”将储液槽的酸抽入到漂洗槽至“6”刻度,再启动“抽酸阀”加酸至“7”刻度
1.3.2开始酸洗:
关闭“抽酸阀”和“进酸阀”,打开“鼓泡”,开始酸洗,酸洗6小时。
洗配件时直接浸泡4小时。
每个槽洗4个石墨舟换酸。
1.3.3回收酸液:
回收酸液:
酸洗结束后,关闭“鼓泡”,点击“回收阀开启”,将漂洗槽中的酸回收到储液槽
2.4水洗
点击“回收阀开启”关闭回收阀,点击“注水阀”、“喷淋阀”、“鼓泡”,开始水洗,用清水漂洗5-10分钟,将漂洗好的舟再用纯水清洗3小时。
洗配件时打开“喷淋阀”、“鼓泡”即可。
纯水一直成流动状态。
使用PH试纸检查流动的水是否为中性。
3.石墨舟的烘干
3.1对清洗完成后的石墨舟进初烘(风干至表面无水滴存在)
3.2对石墨舟进行检查
3.3对石墨舟进行烘干处理
4.石墨舟的组装
5.石墨舟的上线检查和管控
5.1对石墨舟体进行检查并调整
5.2观察新上线石墨舟前10舟生产情况
5.3正常生产时石墨舟的管控
6.产线复产时石墨舟的规范使用
对停线未使用4小时的石墨舟要进行120°烘干1.5小时或置于炉管内进行450°烘干0.5小时
对停线未使用12小时以上的石墨舟进行120°烘干3小时或置于炉管内进行450°烘干1小时
二.PECVD设备结构及参数认知
1.装载区:
桨、LIFT、抽风系统、SLS系统
桨:
由碳化硅材料制成,具有耐高温、防变形等性能。
作用是将石墨舟放入或取出石英管。
LIFT:
机械臂系统,使舟在机械臂作用下在小车、桨、储存区之间互相移动。
抽风系统:
位于晶片装载区上方,初步的冷却石墨舟和一定程度的过滤残余气体
SLS系统:
软着陆系统,控制桨的上下,移动范围在2—3厘米
2.特气柜:
MFC、气动阀
MFC:
气体流量计
气动阀:
之所以不用电磁阀是因为电磁阀在工作时容易产生火花,而气动阀可以最大程度的避免火花
3.特气供应系统
4.温度控制系统
加热系统
1.CMS模块2.热电偶3.电源连接外罩4.温度测量模块
冷却系统
5.真空系统:
真空泵、蝶阀
真空泵:
每一根石英管配置一组泵,包括主泵和辅助泵。
蝶阀:
可以根据要求控制阀门的开关的大小,来调节管内气压的高低
三、工艺参数对成膜质量的影响
1.射频功率
在PECVD工艺中,由于高能粒子的轰击将使界面态密度增加,引起基片特性发生变化或衰退,特别是在反应初期,故希望功率越小越好。
功率小,一方面可以减轻高能粒子对基片表面的损伤,另一方面可以降低淀积速率,使得反应易于控制,制备的薄膜均匀,致密。
功率太低时不利于沉积出高质量的薄膜,且由于功率太低,反应物离解不完全,容易造成反应物浪费。
因此,根据沉积条件,需要选择合适的功率范围。
膜厚随着功率的增加而增加,折射率随着功率的增加而增加,但片内的均匀性变差。
2.压力
等离子体产生的一个重要条件是:
反应气体必须处于低真空下,而且其真空度只允许在一个较窄的范围内变动。
形成等离子体时,气体压力过大自由电子的平均自由程很短,每次碰撞在高频电场中得到加速而获得的能量很小,削弱了电子激活反应气体分子的能力,甚至根本不足以激发形成等离子体;而真空度过高,电子密度太低同样也无法产生辉光放电。
压强太低,生长薄膜的沉积速率较慢,薄膜的折射率也较低;压强太高,生长薄膜的沉积速率较快,片之间的均匀性较差,容易有干涉条纹产生。
在不同的压力条件下,膜厚在进气端随压力增大而增大,在其余区域则差别较小,折射率则无明显规律。
管内压力超过1900mTorr时,片间及片内的均匀性都变差
3.温度
随着温度的升高,膜厚会随之增大,均匀性也略有提升,而折射率的变化不大,由于当膜厚较大时,膜厚均匀性要略好于膜厚偏薄的时候,在考虑温度对膜厚均匀性影响时要消除此因素
4.气体流量大小及比例对折射率的影响
气体流量比值的变化会引起折射率的变化:
在一定范围内比值越大的话折射率会越小
5.射频开关
增加脉冲开启时间,膜厚大幅增加,与此同时,折射率在进气口处有所降低,膜厚则在此处增加较快
相同比例的脉冲开关时间,由于脉冲零响应过长,膜厚会随之降低
四、导致镀膜不良一些异常因素及产线处理措施
膜太厚
可能影响因素
处理措施
镀膜时间太长
检查镀膜时间并相应的减少镀膜时间
镀膜时压力太大导致
检查镀膜时压力大小并减小压力至适当值
等离子体功率太高
检查镀膜时功率大小和脉冲开关时间并相应减小至合适大小
磷硅玻璃去除不够彻底
检查刻蚀清洗效果
真空泄露
测漏
膜太薄
镀膜时间太短
检查镀膜时间并相应的增加镀膜时间
镀膜时压力太小导致
检查镀膜时压力大小并增大压力至适当值
等离子体功率太低
检查镀膜时功率大小和脉冲开关时间并相应增大至合适大小
气体流量太小
检查气体流量大小并增大至合适大小
折射率太低
气体流量不合适
适当减小氨气和硅烷的比值
镀膜不均匀
镀膜时功率或者脉冲开关异常
检查镀膜时功率大小和脉冲开关时间并相应减小至合适大小
气体流量不合适
检查气体流量并调整至合适值
镀膜时压力大小不合适
检查镀膜时压力大小是否为合适的相应大小
真空泄露
测漏
舟寿命超出使用上限
对石墨舟进行清洗
舟上的螺丝松动或缺失
及时拧紧螺丝更换螺丝
五、PECVD镀膜的主要作用
PECVD产物SiN膜具有减反射作用和钝化作用:
减反射作用主要是通过在硅片表面制备一层透明的介质膜,由于介质膜的两个界面上的反射光互相干涉可以在很宽波长范围内降低反射率从而达到加强电池片对光的最大吸收,
钝化作用分为表面钝化和体钝化:
表面钝化,加强电池片的机械强度和保护电池片表面不受外界脏物污染且具有抗氧化性,体钝化,在反应过程中产生的H能够与硅中的缺陷和杂质反应,使禁带中的能带转入价带或导带。
理论上,SiN膜折射率在2.0时,减反射作用效果最好;折射率在2.3时,钝化作用是最佳的,所以在正常生产和调试过程中,根据实际情况合理的优化折射率是我们工作的目标
六、工艺运行步骤
1.进舟
2.关炉门加压提高温度稳定性
3.等待升温至设定最低温度
4.抽真空压力测试
5.预处理
6.抽真空及压力测试
7.测漏
8.第一次镀膜
9.抽真空及压力测试
10.第二次镀膜
11.抽真空及压力测试
12.充氮升高炉管内气压
13.开炉门退舟
七、正常生产时的工艺分类
1.烘舟工艺
石墨舟在长时间闲置后上线使用前应使用烘舟工艺对石墨舟进行处理
2.镀舟工艺
对刚清洗完的石墨舟上线使用时需要使用镀舟工艺在石墨舟上预先镀一层SiN膜
3.正常镀膜工艺
根据不同的要求大批量生产时使用的标准工艺
4.补镀工艺(与其他工艺区别在于其运行时间可单独进行手动修改)
在实际生产过程中会有因其他因素导致的运行工艺提前终止的情况发生,此时就需要根据实际情况使用补镀工艺将未进行完全的那部分工艺步骤进行完全
5.返工工艺
在生产返工片时,由于在清洗返工片时会对硅片的厚度产生较大的影响,所以我们需要根据实际情况对镀膜时间进行相应的减少(具体数值视情况而定)
刻蚀
一、后清洗的目与原理
扩散过程中,虽然采用背靠背扩散,硅片的边缘将不可避免地扩散上磷。
PN结的正面所收集到的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背面,而造成短路。
此短路通道等效于降低并联电阻。
同时,由于在扩散过程中氧的通入,在硅片表面形成一层二氧化硅,在高温下POCl3与O2形成的P2O5,部分P原子进入Si取代部分晶格上的Si原子形成n型半导体,部分则留在了SiO2中形成PSG。
后清洗的目的就是进行湿法刻蚀和去除PSG。
二、刻蚀中容易产生的问题及检测方法:
1.刻蚀不足:
边缘漏电,Rsh下降,严重可导致失效
检测方法:
测绝缘电阻
2.过刻:
正面金属栅线与P型硅接触,造成短路
检测方法:
称重及目测
当硅片从设备中流转出来时,工艺需检查硅片表面状态,绒面无明显斑迹,无药液残留。
工序产品单面腐蚀深度控制在0.8~1.6μm范围之内,且硅片表面刻蚀宽度不超过2mm,同时需要保证刻蚀边缘绝缘电阻大于1K欧姆。
三、去除磷硅玻璃的目的:
(1)磷硅玻璃的存在使得硅片在空气中表面容易受潮,导致电流的降低和功率的衰减。
(2)死层的存在大大增加了发射区电子的复合,会导致少子寿命的降低,进而降低了Voc和Isc。
(3)磷硅玻璃的存在使得PECVD后产生色差。
去PSG原理方程式:
SiO2+4HF=SiF4+2H2O
SiF4+2HF=H2[SiF6]
SiO2+6HF=H2[SiF6]+2H2O
去PSG工序检验方法:
当硅片从HF槽出来时,观察其表面是否脱水,如果脱水,则表明磷硅玻璃已去除干净;如果表面还沾有水珠,则表明磷硅玻璃未被去除干净,可在HF槽中适当补些HF。
四、各功能槽分布及作用
RENAInOxSide后清洗设备的主体分为以下七个槽,此外还有滚轮、排风系统、自动及手动补液系统、循环系统和温度控制系统等。
刻蚀槽
Etchbath:
刻蚀槽,用于边缘刻蚀。
所用溶液为HF+HNO3+H2SO4,
刻蚀槽的作用:
边缘刻蚀,除去边缘PN结,使电流朝同一方向流动。
碱槽
AlkalineRinse:
碱洗槽。
所用溶液为KOH
碱洗槽的作用:
1.洗去硅片表面多孔硅;
2.中和前道刻蚀后残留在硅片表面的酸液。
酸槽
HFBath:
HF酸槽。
所用溶液为HF
HF酸槽的作用:
1.中和前道碱洗后残留在硅片表面的碱液;
2.去PSG
Rinse1~3为水洗槽
Dryer2为风刀
滚轮
滚轮分三段设定速度,其中converyor1≤converyor2≤converyor3,否则前快后慢,易在设备中因为叠片而造成碎片。
滚轮速度(即制绒时间)根据需要的腐蚀深度来进行设置,生产过程中可根据测试结果来进行滚轮速度修正。
一般滚轮速度慢,则反应时间增加,腐蚀深度加深,反之亦然。
五、补液
在实际生产过程中有时我们需要根据需要进行补液:
当刻蚀深度不够时,只对Etchbath进行手动补液,补液量根据实际腐蚀情况确定,但一般情况下补液过程不加硫酸和去离子水。
当硅片表面有大量酸残留,形成大面积黄斑,或者硅片边缘发黑时,需要对KOH进行手动补液。
当硅片经过风刀吹不干,则可能硅片表面PSG未被洗净,此时可适当补充HF酸。
工作过程中遇到的重大异常及排查方法案例:
一、白点返工比例异常偏高,排查方法如下:
1.查看各线白点JR判断标准是否一致
2.对各线白点类型进行分类:
a.白点呈向周围逐渐晕开状,
此种情况多为扩散后黑点导致的,此时需要加强刻蚀上料对扩散黑点的挑取并与前道工序一起减少扩散黑点的产生
b.白点呈空心状
此种情况多为药液残留导致的(主要为碱液残留),此时需要改善各风刀水刀的吹扫效果,并加大酸槽浓度
c.白点呈白色实心亮点
此种情况多为在刻蚀后至成膜过程中有粉尘导致的,此时需要加强产线5s管理并对PE炉管进行吹扫
d.暗黄色斑点导致的白点返工
此种情况多为酸液残留导致,此时需要改善硅片出刻蚀槽的状态(尽量不引起液体的飞溅)或增加碱槽浓度
e.其他
除上述情况还有其他情况也会导致JR分选机将硅片判定为白点返工如:
划伤、黑绒、相机下方存在碎片等。
二、单个机台返工比例持续偏高
在负责PE工序维护期间发现PE5#返工明显高于其他线,排查方案如下:
1.对所有返工片进行分类统计
2.观察并详细统计得出返工片出现位置分布(如:
主要集中在哪个炉管,炉管的哪个温区、石墨舟的哪个位置),根据得出的结果进行重点处理
三、各机台周期性的出现卡点及边缘发黄情况
1.分别统计各石墨舟卡点及边缘发黄情况
2.上线一组新舟根据石墨舟寿命来统计整舟石墨舟返工率变化情况
四、导入NY工艺时电池三部出现大量卡点烧焦排查方案
状况描述:
电池三部车间在导入NY工艺初出现大量由于卡点处烧焦导致异常返工甚至报废
排查方案(可分为几个方向:
1.运行工艺时功率是否偏大,2.镀膜时卡点位置是否有杂物,3.是否与石墨舟使用寿命有关,4.是否与石墨舟卡点有关):
方向1:
对工艺功率进行梯度设计并生产,观察卡点烧焦情况是否有变化
方向2:
1.取卡点烧焦处物质进行元素分析(元素分析后发现主要含有C、Si等元素)
2.根据含有元素分析各元素主要来源(C只要来源于石墨舟、电池片主要成分为Si及氮化硅膜中含有Si)
a.对炉管进行认真仔细吹扫并上线一组新舟观察生产情况,发现随着石墨舟使用次数的增加卡点烧焦情况从无到有乃至慢慢变多,由此判断出导致卡点烧焦的杂物是在生产过程中产生并积累的
b.鉴于自动线无法在插卸片过程中对石墨舟进行吹扫,每次插片完成后手动平拍石墨舟使硅片紧靠石墨舟体减少杂物的积累,发现通过此种方法能够从一定程度上减少卡点烧焦情况的发生
结论:
导致卡点烧焦的直接原因是卡点与硅片接触的地方存在杂物
方向3:
上线一组新石墨舟每使用5次对卡点烧焦情况进行统计,最后分析得出卡点烧焦情况是否与石墨舟使用寿命有关,有什么关系
方向4:
a.更换一组新的卡点观察卡点烧焦情况(判断卡点处易产生并堆积杂物是否与卡点使用寿命有关)
b.更换不同大小的同款卡点观察卡点烧焦情况(判断卡点处易产生并堆积杂物是否与卡点大小有关)
c.更换不同卡槽的卡点观察卡点烧焦情况(判断卡点处易产生并堆积杂物是否与卡槽类型有关)
结论:
通过改善并优化卡点类型并合理的规范石墨舟的使用寿命能够解决卡点烧焦情况
五、某个炉管PE镀膜后片子颜色呈现绿色(正常为蓝色)
在整个镀膜过程中无任何报警,仔细查看工艺运行记录发现在镀膜过程中除电流偏小外无任何异常。
分析后初步认为硅烷流量太大导致,因硅烷流量显示正常考虑为硅烷流量计损坏:
1.更换新的硅烷流量计后观察生产情况发现:
无发绿片子产生,但随着时间的推移该炉管会再次出现发绿片子,考虑是有其他原因导致硅烷流量计易损坏。
对所负责工序改善建议
1.工艺改善方案
刻蚀工序:
a.常见过刻主要由药液浓度、硅片行进过程中的水平、抽风、温度异常等引起的。
对于此些请况需要加强在日常的维护工作并认真进行点检,且同时需根据实际生产情况对以上因素(浓度、水平、抽风、温度等)做出调节。
b.对于清洗不干净的情况,要根据不同类型对不同的功能槽进行补液或进行更换整槽药液(如电池片烧结后存在中间部位发白情况需要对酸槽进行补液提高药液浓度)。
同时需要定期对槽体药液进更换,或根据实际生产情况提前进行药液更换。
PE工序:
a.对于PE存在的小白点返工情况优化想法:
①严格要求产线5s卫生情况;②对于产线各机台的白点标准要进行同样并严格管控(在产线维护工作时发现各机台判断标准存在较大差异);③加强对黑绒误判的改进,多收集标准样品分析制定合理的判断标准;④可以适当的根据订单要求对机台的判断标准做出统一修改(同样适用于其他不良的判断标准)。
b.对于边缘发黄、发红、卡点发黄等情况主要是由于石墨舟方面的原因引起的,对此情况需根据具体情况做出应对,边缘发黄,加强对石墨舟使用寿命的管控及石墨舟的线上使用维护并优化改善镀舟工艺;边缘发红,加强并优化石墨舟的清洗工艺;针对卡点发黄情况,可以加强对石墨舟卡点的点检维护并定期更换。
c.对于卡点烧焦情况需分情况而定,卡点烧焦主要是由于在卡点处异物导致的,可以从如下几个反面入手(前两点主要针对手动线):
①加强对石墨舟使用时的吹扫,尽量保证无异物残留在石墨舟卡点处;②在进行插片时保证硅片紧贴石墨舟页且在插片过程中可适当对卡点进行摩擦使残留在卡点处的异物被清理;③更换新的卡点,使卡点处的异物堆积教少;④优化并改良卡点类型,以此来减小卡槽的剩余空间使之不易残留异物。
d.对于常见镀膜不良的处理,常见的镀膜不良主要还是由于在生产过程中一些工艺参数不合理或由于其他的一些原因发生了变化导致的,现对常见的问题及处理方法以如下表格形式做出简单归纳:
膜太厚
可能影响因素
处理措施
镀膜时间太长
检查镀膜时间并相应的减少镀膜时间
镀膜时压力太大导致
检查镀膜时压力大小并减小压力至适当值
等离子体功率太高
检查镀膜时功率大小和脉冲开关时间并相应减小至合适大小
磷硅玻璃去除不够彻底
检查刻蚀清洗效果
真空泄露
测漏
膜太薄
镀膜时间太短
检查镀膜时间并相应的增加镀膜时间
镀膜时压力太小导致
检查镀膜时压力大小并增大压力至适当值
等离子体功率太低
检查镀膜时功率大小和脉冲开关时间并相应增大至合适大小
气体流量太小
检查气体流量大小并增大至合适大小
折射率太低
气体流量不合适
适当减小氨气和硅烷的比值
镀膜不均匀
镀膜时功率或者脉冲开关异常
检查镀膜时功率大小和脉冲开关时间并相应减小至合适大小
气体流量不合适
检查气体流量并调整至合适值
镀膜时压力大小不合适
检查镀膜时压力大小是否为合适的相应大小
真空泄露
测漏
舟寿命超出使用上限
对石墨舟进行清洗
舟上的螺丝松动或缺失
及时拧紧螺丝更换螺丝
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