◼Introduction
RF PECVD(Radio Frequency Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)는 플라즈마를 사용하여 화학 기상 증착 공정을 강화하는 박막 증착 기술입니다. 이 공정은 금속, 유전체, 반도체 등 다양한 물질을 증착하는 데 사용됩니다. RF PECVD는 두께, 구성, 형태 등 다양한 특성을 가진 필름을 증착하는 데 사용할 수 있는 다목적 기술입니다.
◼Applications
박막 증착 분야의 혁신적인 기술인 RF-PECVD는 다음과 같은 다양한 산업 분야에서 폭넓게 응용되고 있습니다.
- 광학 부품 및 장치 제조
- 반도체 장치 제조
- 보호 코팅 생산
- 마이크로 일렉트로닉스 및 MEMS 개발
- 새로운 재료 합성
◼Components and Functions
무선 주파수 플라즈마 강화 화학 기상 증착(RF PECVD)은 전구체 가스를 이온화하는 플라즈마를 생성하기 위해 무선 주파수 발생기를 활용하여 기판에 박막을 증착하는 기술입니다. 이온화된 가스는
서로 반응하여 기판에 증착되어 박막을 형성합니다. RF PECVD는 일반적으로 3-12um 적외선 파장 범위에서 응용하기 위해 게르마늄 및 실리콘 기판에 다이아몬드와 유사한 탄소(DLC) 필름을
증착하는 데 사용됩니다.
진공 챔버, 진공 펌핑 시스템, 음극 및 양극 타겟, RF 소스, 팽창식 가스 혼합 시스템, 컴퓨터 제어 캐비닛 시스템 등으로 구성된 이 장치는 원 버튼 코팅, 프로세스 저장 및 검색, 알람 기능,
신호 및 밸브 전환, 포괄적인 프로세스 작업 로깅을 가능하게 합니다.
◼Details and Examples
RF PECVD 시스템
RF PECVD 박막 성장
RF PECVD 코팅
RF PECVD 코팅
◼Features
RF-PECVD 시스템 무선 주파수 플라즈마 강화 화학 기상 증착의 특징
- 원 버튼 코팅: 코팅 과정을 단순화하여 사용자가 쉽게 조작할 수 있도록 합니다.
- 공정 저장 및 검색: 사용자가 공정 변수를 저장하고 불러올 수 있도록 하여 일관된 결과를 보장합니다.
- 경보 기능: 코팅 과정에서 발생하는 문제나 오류를 사용자에게 알려주어 가동 중단 시간을 최소화합니다.
- 신호 및 밸브 전환: 코팅 공정을 정밀하게 제어하여 사용자가 원하는 결과를 얻을 수 있도록 합니다.
- 포괄적인 공정 운영 로깅: 모든 공정 변수를 기록하여 코팅 공정을 쉽게 추적하고 분석할 수 있습니다.
- 진공 챔버, 진공 펌핑 시스템, 음극 및 양극 타겟, RF 소스, 팽창식 가스 혼합 시스템, 컴퓨터 제어 캐비닛 시스템: 코팅 공정을 위한 안정적이고 통제된 환경을 보장합니다.
◼Advantage
- 저온에서 고품질의 필름 증착이 가능하여 온도에 민감한 기질에 적합
- 필름 두께와 구성에 대한 정밀한 제어
- 복잡한 기하학적 구조에 균일하고 컨포멀한 필름 증착
- 낮은 입자 오염과 높은 순도의 필름
- 대량 생산을 위한 확장 가능하고 비용 효율적인 공정
- 유해 폐기물 발생을 최소화하는 환경 친화적인 공정
◼Technical specifications
주요 장비 부품
| 장비 형식 | - 박스형: 상단 덮개가 수평으로 열리고, 저장실과 배기실이 일체형으로 용접되어 있습니다.
- 전체 기계: 주 엔진과 전기 제어 캐비닛이 일체형으로 설계되어 있습니다(진공실은 왼쪽에, 전기 제어 캐비닛은 오른쪽에 있습니다).
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| 진공 챔버 | - 크기: Ф420mm(직경) × 400mm(높이); 0Cr18Ni9 고품질 SUS304 스테인리스 스틸로 제작되었으며, 내부 표면은 연마 처리되어 있으며, 거친 납땜 접합부가 없는 정교한 기술이 요구되며, 챔버 벽에는 냉각수 파이프가 있습니다.
- 공기 추출 포트: 20mm의 전후 간격이 있는 이중층 304 스테인리스 스틸 메시, 높은 밸브 스템의 오염 방지 배플, 오염 방지를 위한 배기 파이프 입구의 공기 균등화 플레이트
- 밀폐 및 차폐 방법: 상부 챔버 문과 하부 챔버는 진공을 밀폐하기 위해 밀폐 링으로 밀폐되어 있으며, 외부에는 무선 주파수 소스를 차단하기 위해 스테인리스 스틸 망형 튜브가 사용되어 무선 주파수 신호로 인한 피해를 차단합니다.
- 관찰 창: 전면과 측면에 120mm 관찰 창이 2개 설치되어 있으며, 오염 방지 유리는 고온과 방사선에 강해 기판을 관찰하는 데 편리합니다.
- 공기 흐름 모드: 챔버의 왼쪽은 분자 펌프에 의해 펌핑되고, 오른쪽은 공기가 팽창되어 대류 작업 모드로 충전 및 펌핑되어 가스가 목표 표면으로 균일하게 흐르고 플라즈마 영역으로 들어가 탄소 필름을 완전히 이온화하고 침전하도록 합니다.
- 챔버 소재: 진공 챔버 본체와 배기 포트는 0Cr18Ni9 고품질 SUS304 스테인리스 스틸 소재로 만들어졌고, 상단 덮개는 상단의 무게를 줄이기 위해 고순도 알루미늄으로 만들어졌습니다.
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Host skeleton
| - 섹션 스틸(재료: Q235-A)로 제작된 챔버 본체와 electric control cabinet은 통합 설계로 되어 있습니다.
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수냉 시스템
| - 파이프라인: 주요 유입구와 유출구 배수관들은 스테인리스강 파이프로 만들어졌습니다.
- 볼 밸브: 모든 냉각 부품은 304 볼 밸브를 통해 별도로 물이 공급되며, 물 유입 및 유출 파이프는 색상 구분과 해당 표시가 있으며, 물 유출 파이프용 304 볼 밸브는 별도로 열고 닫을 수 있습니다. 목표물, RF 전원 공급 장치, 챔버 벽 등에는 물 흐름 보호 장치가 장착되어 있으며, 물 파이프가 막히는 것을 방지하기 위한 물 차단 경보가 있습니다. All water flow 경보가 산업용 컴퓨터에 표시됩니다.
- 물 흐름 표시: 하단 목표에는 물 흐름과 온도 모니터링이 있으며, 온도와 물 흐름이 산업용 컴퓨터에 표시됩니다.
- 냉수 및 온수 온도: 필름이 챔버 벽에 부착되면 냉수가 10-25도 정도 통과하여 물을 식히고, 챔버 도어가 열리면 냉수가 공급됩니다. (온수:30-55도)
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Control cabinet
| - 구조: 수직 캐비닛을 채택하고, 기기 설치 캐비닛은 19인치 국제 표준 제어 캐비닛이며, 다른 전기 부품 설치 캐비닛은 후면 도어가 있는 대형 패널 구조입니다.
- 패널: Control cabinet 의 주요 전기 부품은 모두 CE 인증 또는 ISO9001 인증을 통과한 제조업체에서 선택합니다. 패널에 전원 소켓 세트를 설치합니다.
- 연결 방법: Control cabinet 과 호스트는 결합된 구조로, 왼쪽은 방 본체, 오른쪽은 제어 캐비닛, 하단에는 전용 와이어 슬롯, 고전압 및 저전압이 장착되어 있으며, RF 신호는 간섭을 줄이기 위해 분리되어 라우팅됩니다.
- 저전압 전기: 프랑스 슈나이더의 공기 스위치 및 접촉기로 장비의 안정적인 전원 공급을 보장합니다.
- 소켓: 예비 소켓과 계기용 소켓은 제어 캐비닛에 설치됩니다.
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진공 시스템
| 극진공 | - 대기압 2×10-4 Pa≤24시간, (실온에서 진공실이 깨끗한 경우).
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진공 시간 복원
| - 대기압 3×10-3 Pa≤15분(실온에서 진공실은 깨끗하고, 배플, 우산꽂이, 기판이 없음).
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압력 상승률
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진공 시스템 설정
| - 펌프 세트의 구성: 배압 펌프 BSV30(닝보 보스) + 루츠 펌프 BSJ70(닝보 보스) + 분자 펌프 FF-160(베이징)
- 펌핑 방법: 부드러운 펌핑 장치로 펌핑(펌핑 중 기질에 대한 오염을 줄이기 위해)
- 파이프 연결: 진공 시스템 파이프는 304 스테인리스 스틸로 만들어졌으며, 파이프의 부드러운 연결부는 다음과 같이 만들어졌습니다.
- 금속 벨로우즈; 각 진공 밸브는 공압 밸브입니다.
- 공기 흡입구: 증발 과정에서 막 물질이 분자 펌프를 오염시키는 것을 방지하고 펌핑 효율을 높이기 위해, 챔버 본체의 공기 흡입구와 작업실 사이에 분해와 청소가 쉬운 이동식 격리 판을 사용합니다.
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진공 시스템 측정
| - 진공 표시: 3개의 저진공과 1개의 고진공(ZJ52 조절기 3개 그룹 + ZJ27 조절기 1개 그룹)
- 고진공 게이지: ZJ27 이온화 게이지(ionization gauge)는 진공 상자의 펌핑 챔버 상단, 작업실 근처에 설치되어 있으며, 측정 범위는 1.0×10-1 Pa에서 5.0×10-5 Pa입니다.
- 저진공 게이지: 진공 상자의 펌핑 챔버 상단에 한 세트의 ZJ52 게이지가 설치되고, 다른 세트는 거친 펌핑 파이프에 설치됩니다. 측정 범위는 1.0×10 +5 Pa에서 5.0×10 -1 Pa입니다.
- 작업 규정: CDG025D-1 정전용량식 필름 게이지가 챔버 본체에 설치되어 있으며, 측정 범위는 1.33×10 -1 Pa에서 1.33×10 +2 Pa이고, 증착 및 코팅 중 진공 감지, 일정한 진공 버터플라이 밸브와 함께 사용.
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진공 시스템 작동
| 진공 수동과 진공 자동 선택의 두 가지 모드가 있습니다.
- 일본 Omron PLC는 모든 펌프, 진공 밸브의 작동, 그리고 인플레이션 스톱 밸브의 작동 사이의 연동 관계를 제어하여 오작동 시 장비가 자동으로 보호될 수 있도록 합니다.
- 높은 밸브, 낮은 밸브, 사전 밸브, 높은 밸브 바이패스 밸브, 위치 신호가 PLC 제어 신호로 전송되어 보다 포괄적인 연동 기능을 보장합니다.
- PLC 프로그램은 공기압, 물의 흐름, 문 신호, 과전류 보호 신호 등 전체 기계의 각 고장 지점에 대한 경보 기능을 수행할 수 있으며, 경보가 울리므로 문제를 빠르고 편리하게 찾을 수 있습니다.
- 15인치 터치스크린이 상부 컴퓨터이고, PLC는 하부 컴퓨터 모니터링 및 제어 밸브입니다. 각 구성 요소와 다양한 신호의 온라인 모니터링은 분석 및 판단을 위해 산업 제어 구성 소프트웨어로 제때에 전송되고 기록됩니다.
- 진공이 비정상적이거나 전원이 차단되면 진공 밸브의 분자 펌프가 닫힌 상태로 돌아와야 합니다. 진공 밸브에는 인터록 보호 기능이 장착되어 있으며, 각 실린더의 공기 흡입구에는 차단 밸브 조정 장치가 장착되어 있으며, 실린더의 닫힌 상태를 표시하는 위치 설정 센서가 있습니다.
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진공 테스트
| - GB11164 진공 코팅기의 일반적인 기술 조건에 따릅니다.
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히팅 시스템
- 가열 방식: 요오드 텅스텐 램프 가열 방식
- 전력 조절기: 디지털 전력 조절기
- 가열 온도: 최고 온도 200°C, 전력 2000W/220V, 제어 가능하고 조정 가능한 디스플레이, ±2°C 제어 가능
- 연결 방식: 빠른 삽입과 빠른 회수, 오염 방지를 위한 금속 차폐 커버, 그리고 작업자의 안전을 보장하기 위한 분리된 전원 공급원
RF 무선 주파수 전원 공급 장치
- 주파수: RF 주파수 13.56MHZ
- 전력: 0-2000W 연속 조정 가능
- 기능: 완전 자동 임피던스 매칭 기능 조정, 반사 기능을 매우 낮게 유지하기 위한 완전 자동 조정, 내부 반사 0.5% 이내, 수동 및 자동 변환 조정 기능
- 표시: 바이어스 전압, CT 커패시터 위치, RT 커패시터 위치, 설정 전력, 반사 기능 표시, 통신 기능, 터치 스크린과 통신, 구성 소프트웨어의 설정 및 표시 매개변수, 튜닝 라인 표시 등
Cathode anode target
- 양극 타겟: φ300mm 구리 기판을 음극 타겟으로 사용하며, 작업 시 온도가 낮고 냉각수가 필요하지 않습니다.
- 음극 타겟: φ200mm 구리 수냉식 음극 타겟, 작업 시 온도가 높고 내부가 냉각수이므로 작업 중 일정한 온도를 유지하기 위해 양극과 음극 타겟 사이의 최대 거리는 100-250mm입니다.
Inflation control
- 유량계: 4방향 영국식 유량계가 사용되며, 유량은 0-200SCCM이고, 압력 표시, 통신 설정 매개변수, 가스 유형을 설정할 수 있습니다.
- 정지 밸브: Qixing Huachuang DJ2C-VUG6 정지 밸브는 유량계와 함께 작동하며, 가스를 혼합하고, 환형 팽창 장치를 통해 챔버에 채우고, 목표 표면을 통해 균일하게 흐릅니다.
- Pre-stage gas storage bottle: 주로 C4H10 액체를 기화시킨 다음 유량계의 전단 파이프라인으로 들어가는 플러싱 변환 병입니다. 가스 저장 병에는 압력 디지털 디스플레이 DSP 기기가 있어, 압력 초과 및 저압 경보 메시지를 표시합니다.
- Mixed gas buffer bottle: 버퍼 병은 마지막 단계에서 네 가지 가스와 혼합됩니다. 혼합 후, 버퍼 병에서 챔버의 바닥과 상단까지 배출되며, 그 중 하나는 독립적으로 닫을 수 있습니다.
- 팽창 장치: 챔버 본체의 가스 회로 출구에 있는 균일한 가스 파이프라인으로, 표면에 균일하게 충전되어 코팅이 균일하게 됩니다.
제어 시스템
- 터치 스크린: TPC1570GI 터치 스크린을 호스트 컴퓨터 + 키보드와 마우스로 사용합니다.
- 제어 소프트웨어: 표 형식의 공정 변수 설정, 알람 변수 표시, 진공 변수 표시 및 곡선 표시, RF 전원 공급 장치 및 DC 직류 전원 공급 장치 변수 설정 및 표시, 모든 밸브 및 스위치 작동 상태 기록, 공정 기록, 알람 기록, 진공 기록 변수, 약 반년 동안 저장 가능, 전체 장비의 공정 작동이 1초 안에 저장되어 변수를 저장할 수 있습니다.
- PLC: Omron PLC는 하위 컴퓨터로 사용되어 다양한 구성 요소와 인포지션 스위치, 제어 밸브, 다양한 구성 요소의 데이터를 수집한 다음, 구성 소프트웨어를 통해 데이터 상호 작용, 표시, 제어를 수행합니다. 이 방법은 더 안전하고 신뢰할 수 있습니다.
- 제어 상태: 원버튼 코팅, 자동 진공 청소, 자동 상시 진공, 자동 가열, 자동 다층 공정 증착, 자동 픽업 완료 및 기타 작업이 가능합니다.
- 터치 스크린의 장점: 터치 스크린 제어 소프트웨어는 변경할 수 없으며, 안정적인 작동이 더 편리하고 유연하지만, 저장된 데이터의 양이 제한적이며, 매개변수를 직접 내보낼 수 있고, 프로세스에 문제가 있을 때; 알람: 소리와 빛 알람 모드를 채택하고, 구성 알람 매개변수 라이브러리에 알람을 기록합니다. 나중에 언제든지 쿼리할 수 있으며, 저장된 데이터를 언제든지 queried하고 호출할 수 있습니다.
지속적인 진공 상태
- 버터플라이 밸브 상시 진공: DN80 버터플라이 밸브는 인피콘 CDG025 정전용량식 필름 게이지에 연결되어 상시 진공 상태를 유지합니다. 단점은 밸브 포트가 오염되기 쉽고 세척이 어렵다는 것입니다.
- 밸브 위치 모드: 위치 제어 모드를 설정합니다.
수도, 전기, 가스
- 주요 유입 및 유출 파이프는 스테인리스 스틸로 만들어졌으며 비상용 물 유입구가 장착되어 있습니다.
- 진공 챔버 외부의 모든 수냉식 파이프는 스테인리스 스틸 퀵 체인지 고정 조인트와 플라스틱 고압(누수/파손 없이 오랫동안 사용할 수 있는 고품질 수도관)을 채택하고 있으며, 물 유입 및 유출 플라스틱 고압 수도관은 두 가지 색상으로 표시하고 그에 따라 표시해야 합니다. (브랜드: Airtek)
- 진공실 내부의 모든 수냉식 튜브는 고품질 SUS304 소재로 제작되었습니다.
- 물 및 가스 회로에는 각각 안전하고 신뢰할 수 있는 고정밀 디스플레이 수압 및 공기압 계측기가 설치되어 있습니다.
- 탄소 필름 기계의 물 흐름을 위한 8P 냉각기가 장착되어 있습니다.
- 6KW 온수기 세트가 장착되어 있어, 문을 열면 온수가 실내를 통해 흐릅니다.
보안 요구 사항
- 기계에는 경보 장치가 장착되어 있습니다.
- 수압 또는 공기압이 지정된 유량에 도달하지 않으면 모든 진공 펌프와 밸브가 보호되어 작동할 수 없으며, 경보음과 빨간색 신호등이 켜집니다.
- 기계가 정상 작동 중일 때 수압 또는 공기압이 갑자기 부족해지면 모든 밸브가 자동으로 닫히고 경보음과 빨간색 신호등이 켜집니다.
- 운영 체제가 비정상 상태(높은 전압, 이온 소스, 제어 시스템)에 있을 때는 경보음과 빨간색 신호등이 켜집니다.
- 높은 전압이 켜져 있고 보호 경보 장치가 있습니다.
작업 환경 조건
- 주변 온도: 10~35℃
- 상대 습도: 80% 이하
- 장비 주변 환경이 깨끗하고 공기가 깨끗해야 합니다. 전기 제품 및 기타 금속 표면의 부식을 유발하거나 금속 간의 전기 전도를 유발할 수 있는 먼지나 가스가 없어야 합니다.
기기 전원 요구 사항
- 수자원: 공업용 연수, 수압 0.2~0.3Mpa, 수량~60L/min, 급수 입구 온도≤25°C; 수도관 연결 1.5인치
- 공기 공급원: 공기 압력 0.6MPa
- 전원 공급: 3상 5선식 시스템 380V, 50Hz, 전압 변동 범위: 라인 전압 342~399V, 위상 전압 198~231V; 주파수 변동 범위: 49~51Hz; 장비 전력 소비: ~ 16KW; 접지 저항 ≤ 1Ω
- 호이스트 요구 사항: 자체 제공 3톤 크레인, 호이스트 문 최소 2000X2200mm
