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來源：Greg Shuttleworth，Linde Electronics, Hillhouse International, Thornton Cleveleys, Lancs., UK

在薄膜制備過程中，微粒和分子清潔度對高工藝產出起著至關重要的作用。對于化學氣相沉積（CVD）工藝腔室而言，由對氟氣或含氟氣體進行加熱或等離子體活化產生的氟自由基是首選的原位清洗劑。它們與CVD薄膜――Si、 SiO2、Si3N4、SiON、W、WSix、TiN、Al等――以及有機污染物有很高的反應性，加上反應產物具有揮發(fā)性，這確保了腔室表面的微粒和分子污染物能夠清洗干凈。可持續(xù)性是我們衡量工藝進步的一個新指標，為了證明新工藝完全成功，該新制造工藝應該在下列所有三個方面能夠有所改進。而現場制氟能夠應對CVD工藝腔室清洗未來將面臨的所有挑戰(zhàn)。

更少的對環(huán)境的影響：

2008年1月，國際半導體技術發(fā)展路線圖號召自愿減少高全球變暖潛能值氣體的使用和排放。[1] 在這些氣體中用量最大的是三氟化氮，其用量在過去15年內伴隨著半導體產業(yè)的發(fā)展溫和增長，但是隨著液晶顯示器面板的大量生產，三氟化氮的用量陡升。對薄膜光伏生產的預測，揭示了三氟化氮的第三個使用周期，其用量將在未來幾年內迅速超過半導體和液晶面板。三氟化氮的這一使用規(guī)模促使了Michael Prather （諾貝爾和平獎獲得者-政府間氣候變化專門小組的主要作者）將三氟化氮列為“京都議定書遺漏掉的溫室氣體”。[2] 最近一輪的聯合國氣候會談已經著手準備把三氟化氮列入到將在2012年及之后替代京都議定書的新協議的限制排放氣體名單內，而近期的測量也顯示了大氣中的三氟化氮含量正呈準指數級增長。[3]

與之形成鮮明對比的是，氟氣的全球變暖潛能值為0，考慮到非現場生產的三氟化氮還需要額外的合成、處理和配送的能源需求，現場制氟的總碳足跡會比三氟化氮少很多倍。[4]

更高的生產率：

相比三氟化氮和其他含氟氣體，氟氣較弱的鍵離解能使工藝能夠在較低溫度下進行更快更節(jié)約成本的清洗。對于300毫米晶圓的LPCVD工藝，在TELFORMULA 和HKE QUIXACE等機臺上進行腔室清洗時，相比三氟化氮或三氟化氯，氟氣因為既能夠減少清洗時間又僅需較低溫度從而延長了腔室石英元件的壽命，因此已經在全世界被廣泛使用。在單一基本平臺上進行的獨立研究表明只需用原位射頻等離子體源就能夠有效激活氟氣。[5, 6] 在可比的大規(guī)模流量情況下，相比三氟化氮，氟氣對SiN4、SIO2和 a:Si 的清洗時間減少了50%以上。

因為在TFT-LCD和薄膜光伏制造中會用到更大尺寸的腔室和更高的氣體流量，遠程激活是激活方法的選擇之一。使用同樣的遠程等離子體源，氟氣產生的氟自由基數量是三氟化氮產生數的3.3倍，而且由于清洗蝕刻率與反應產物有關，所以會直接減少一定比例的清洗時間。氟氣相比三氟化氮更大的工藝優(yōu)勢是由幾個參數顯示出的“費用”節(jié)約。清洗時間能夠顯著縮減66%以上，或者設計設備時可以使用較小的RPS，或者完全放棄使用它而重新使用原位清洗氣體活化。除了上述選擇之外，其它的成本節(jié)約還來自氣體消耗量的減少以及由于減少RPS或RF動力消耗而獲得的能源節(jié)約。

改進的安全性：

林德電子的現場制氟系統已經能夠符合半導體、液晶面板和光伏行業(yè)的嚴苛的安全性和可靠性標準。從十年前引入半導體LPCVD腔室清洗開始，已有超過25個商業(yè)化現場氟發(fā)生器在為工廠無故障服務，每年生產氟氣1~120噸。這些設備已經通過了該行業(yè)所有主要的安全標準：Semi S2、CE、ASME、UL，并已在安裝時通過了所有其它的當地法規(guī)。由于現場氟氣使用低壓輸送并消除了頻繁更換高壓鋼瓶的需要，客戶反饋其運營風險得以顯著降低。

結論

現場制氟對現有的清洗氣體進行了一個可觀的、可持續(xù)的改進。對行業(yè)標準的嚴格遵守以及長達十年的商業(yè)應用表明其有著微電子制造所要求的高度運營安全性。氟氣還消除了三氟化氮巨大而且日益增長的全球變暖危險，同時減少了清洗工藝過程的碳足跡。而產能的增加和設備成本的降低也為客戶提供了價值改進激勵，使這種轉換在商業(yè)上變得更加有吸引力。很多最終用戶已經認識到了這些優(yōu)點 [7] ，目前的趨勢是會在CVD和薄膜行業(yè)的廣泛領域內采用現場制氟。

i) 各種典型的清洗氣體的全球變暖潛能值對比

Cleaning Gas

Atmospheric Lifetime [years]

GWP [equivalent kg CO₂ / kg]_{100 year}

CF₄

50,000

6500

標簽： 太陽能