ICP設備的使用維護與日常維護

金誠明，黃樂，祝海生

（湘潭宏大真空技術股份有限公司，湖南 湘潭 411100）

ICP設備維護管理水平的高低會直接影響到運行工作質量和效率，因此現代企業單位在引進該項先進設備時，還必須安排專業技術人員加強對其進行維護管理工作。檢修維護人員需要嚴格按照ICP設備的運行規律和工作內容，合理采取對應的故障防范控制措施，確保能夠最大程度提升ICP設備的完好率，促使其能夠安全穩定持續的運行，為企業建設發展創造出更多現實價值。

1 ICP（電感耦合等離子體）概述

ICP實質是指一種因大規模集成電路生產需求而創新開發出來的精細加工技術，其最為顯著的特征就是各向異性，不僅能夠最大限度保證縱向刻蝕，也可以科學高效控制橫向刻蝕。電感耦合等離子體則是一種基于時間變化下的磁場電池感應產生電流作為能量來源的等離子體源。ICP源的主要用途可以分為以下幾種：（1）用于反應離子刻蝕：通過ICP源產生低溫等離子體，刻蝕材料表面，改變材料的物理與化學性質(ICP-RIE)。（2）電感耦合等離子質譜分析技術：作為質譜分析的離子源，分析組分（ICP-MS）。（3）通過分析ICP源的光譜來分析等離子體原子組分，參見電感耦合等離子體原子發射光譜（ICP-AES）。

2 ICP的刻蝕原理

ICP刻蝕系統構成配置了2個相互獨立的射頻發生器，它們分別為偏壓射頻發生器和源射頻發生器，它們的共同點是射頻頻率都為13.56MHz。如圖1所示為IPC刻蝕原理，其中我們可以直觀清晰看到偏壓射頻發生器被設置應用在下電極，而源射頻發生器則被設置應用在上點擊側壁感應線圈上。通過將偏壓射頻發生器安裝設置刻蝕系統的下電極，能夠促使其在上下級板之間產生一個直流偏轉電壓，這樣一來就能夠輔助為等離子有效提供穩定充足能量，促使等離子能夠快速轟擊晶圓表面，最終產生化學反應與物理反應，并有效生成可揮發的氣態物質。源射頻發生器的設置安裝應用能夠基于ICP刻蝕系統的感應線圈有效將射頻能量耦合到反應腔室內，感應線圈在感應作用下會產生交變電磁場，只要當交變電磁場來到一定強度時，其就會促使進入到反應腔室的氣體進行放電，并有效產生電離，這樣一來該氣體就會成功轉換為等離子狀態。源射頻發生器的科學合理應用能夠高效準確控制等離子濃度，而偏壓射頻發生器則能夠控制等離子的能量。

圖1 ICP刻蝕系統原理圖

3 ICP的常見故障

ICP設備的常見故障問題主要體現為以下幾方面內容：（1）反射功率偏大問題。當ICP設備中的反應腔室環境產生較大變化時，其會容易導致發射功率顯著增大的問題。造成發射功率增大的主要原因包括了真空壓力變化大、進氣量突然變小或者變大以及反應腔室內壁沉淀物過多等。一旦ICP設備出現發射功率偏大故障問題，就會直接影響到該設備的刻蝕質量和效率，會造成刻蝕成品的形貌難以達到預期目標。在日常維護使用ICP設備過程中，相關工作人員會采用手工擦洗上電極和內壁，擦洗之后的反應腔室內會留有一定的水分，此時如果直接啟動運行設備將會導致發射功率的上升，會影響到設備的安全穩定運行。（2）高真空抽不到預設值、報警。通常情況下，ICP設備的承片臺或者承片臺上頂針的升降運動均是由焊接波紋管伸縮運動有效帶動的，然而該元器件的使用壽命是有限的，其伸縮帶動次數保持在50000次左右。因此，一旦企業ICP設備維護管理人員沒有及時更新該元器件，導致其遠遠超出了正常使用次數，就會導致焊接波紋管產生泄露故障問題，這樣會影響到工作人員查找真空抽不到預設值的原因難度比較大。

4 ICP設備的維護與保養

4.1 接地

ICP設備的使用維護需要規范做好接地流程，一旦接地質量未達到保準要求，就會容易對儀器設備的高頻工放部位造成一定損害，促使高頻信號無法正常穩定傳輸到相關儀器設備中，這樣一來就會嚴重降低ICP設備的運行質量和效率。針對于此，企業必須安排專業技術人員認真規范做好ICP設備的接地保護處理工作，督促他們嚴格按照相關管理規章制度做好設備接地效果的科學檢測。維護管理人員在對ICP設備展開接地水平測量時，第一步要確保接地引線與設備進行有效斷開，防止會對接地水平測量精度產生影響。由于土壤溫度的高低也會影響到接地電阻的數值測量，工作人員需要避免在過于潮濕環境下展開接地水平測量作業。第二步，當維護管理人員在結束接線操作后，需要利用到高質量的測量儀器，通過將其進行水平放置，準確清晰觀察到儀表指針是對著領先位置。接著工作人員需要將倍率指標設置在最大倍數，合理操作手柄，并對標度盤進旋轉測量。當手柄速度來到了120r/min后，工作人員需要及時優化調整標度盤，這樣能夠充分保障ICP接地效果的科學準確測量。一旦當工作人員在測量結果中發現了ICP設備存在著接地故障，就必須及時采取相關控制解決措施。

4.2 氣路

企業ICP管理維護人員在日常進行設備檢修維護作業時，需要高度重視嚴格控制好氬氣的實際壓力數值，工作人員要將其合理控制在0.6～0.7MPa范圍內，當氬氣的壓力遠遠超正常數值時，那么就會出現ICP設備在自我保護作用下自動熄火，這樣無疑會影響到企業的安全生產經濟效益。針對于此，企業ICP管理維護人員需要嚴格按照內部管理規章制度，定期對ICP設備的氬氣壓力數值展開科學準確檢測工作，當發現設備儀器的氣路部分存在著安全隱患故障時，那么就要在第一時間采取解決措施，充分保障ICP設備運行過程的安全可靠性和質量性。

4.3 冷卻系統

冷卻系統是ICP設備的重要組成部分，其構成主要分為了兩個子系統，一個是抽風系統，一個是循環水系統。其中抽風系統的運行質量至關重要，倘若吹風系統運行過程中出現風力過大情況就會容易造成火焰產生抖動問題，降低儀器測量結果的準確性。而倘若風力偏小則又會導致矩管被燒毀事故的發生。針對于此，企業ICP設備管理維護人員在運行使用該項設備時，需要提前做好對通風管道內的風量調節系統裝置作業，結合實際運行需求合理控制好實際風量大小。除此之外，企業需要安排管理人員做好ICP設備冷卻系統的風量定期檢測工作，確保能夠全面掌握了解到風量實際數值情況，將其始終有效控制在合適的范圍內，以此來滿足ICP設備的相關運行需求，避免出現各類故障問題影響到設備的正常安全穩定運行。

4.4 設備清潔

企業ICP管理維護人員在日常還需做好設備的全面清潔工作，這樣能夠防止外界各種因素對儀器設備測量結果產生不良影響。比如，在ICP設備每次運行使用完之后，管理維護人員需要展開一次氧氣清洗程序，在利用ICP設備進行刻蝕作業后則又需要展開一次氧氣清洗，基于該過程能夠有效防止外界雜質對反應腔室環境造成影響。管理維護人員通過利用氧氣清洗方式，能夠確保對ICP設備刻蝕過程產生的各項殘留物進行全面清除干凈，這樣不僅能夠確保始終維持好ICP設備的安全可靠運行狀態，還可以有效延長手工清洗反應腔室的周期。

5 結語

綜上所述，ICP設備作為一種自動化程度較高、操作使用簡單的先進儀器，能夠滿足企業的高效制造加工生產要求。企業要想最大程度發揮出ICP設備的運行價值作用，就必須安排專業人員加強對ICP設備的日常維護管理工作，確保其在投入使用前處于正常狀態。