金誠明，黃樂，祝海生

（湘潭宏大真空技術(shù)股份有限公司，湖南 湘潭 411100）

ICP設(shè)備維護管理水平的高低會直接影響到運行工作質(zhì)量和效率，因此現(xiàn)代企業(yè)單位在引進該項先進設(shè)備時，還必須安排專業(yè)技術(shù)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(shè)備的運行規(guī)律和工作內(nèi)容，合理采取對應(yīng)的故障防范控制措施，確保能夠最大程度提升ICP設(shè)備的完好率，促使其能夠安全穩(wěn)定持續(xù)的運行，為企業(yè)建設(shè)發(fā)展創(chuàng)造出更多現(xiàn)實價值。

1 ICP（電感耦合等離子體）概述

ICP實質(zhì)是指一種因大規(guī)模集成電路生產(chǎn)需求而創(chuàng)新開發(fā)出來的精細加工技術(shù)，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(yīng)產(chǎn)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(yīng)離子刻蝕：通過ICP源產(chǎn)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(zhì)(ICP-RIE)。（2）電感耦合等離子質(zhì)譜分析技術(shù)：作為質(zhì)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(fā)射光譜（ICP-AES）。

2 ICP的刻蝕原理

ICP刻蝕系統(tǒng)構(gòu)成配置了2個相互獨立的射頻發(fā)生器，它們分別為偏壓射頻發(fā)生器和源射頻發(fā)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(fā)生器被設(shè)置應(yīng)用在下電極，而源射頻發(fā)生器則被設(shè)置應(yīng)用在上點擊側(cè)壁感應(yīng)線圈上。通過將偏壓射頻發(fā)生器安裝設(shè)置刻蝕系統(tǒng)的下電極，能夠促使其在上下級板之間產(chǎn)生一個直流偏轉(zhuǎn)電壓，這樣一來就能夠輔助為等離子有效提供穩(wěn)定充足能量，促使等離子能夠快速轟擊晶圓表面，最終產(chǎn)生化學反應(yīng)與物理反應(yīng)，并有效生成可揮發(fā)的氣態(tài)物質(zhì)。源射頻發(fā)生器的設(shè)置安裝應(yīng)用能夠基于ICP刻蝕系統(tǒng)的感應(yīng)線圈有效將射頻能量耦合到反應(yīng)腔室內(nèi)，感應(yīng)線圈在感應(yīng)作用下會產(chǎn)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(yīng)腔室的氣體進行放電，并有效產(chǎn)生電離，這樣一來該氣體就會成功轉(zhuǎn)換為等離子狀態(tài)。源射頻發(fā)生器的科學合理應(yīng)用能夠高效準確控制等離子濃度，而偏壓射頻發(fā)生器則能夠控制等離子的能量。

圖1 ICP刻蝕系統(tǒng)原理圖

3 ICP的常見故障

ICP設(shè)備的常見故障問題主要體現(xiàn)為以下幾方面內(nèi)容：（1）反射功率偏大問題。當ICP設(shè)備中的反應(yīng)腔室環(huán)境產(chǎn)生較大變化時，其會容易導(dǎo)致發(fā)射功率顯著增大的問題。造成發(fā)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(yīng)腔室內(nèi)壁沉淀物過多等。一旦ICP設(shè)備出現(xiàn)發(fā)射功率偏大故障問題，就會直接影響到該設(shè)備的刻蝕質(zhì)量和效率，會造成刻蝕成品的形貌難以達到預(yù)期目標。在日常維護使用ICP設(shè)備過程中，相關(guān)工作人員會采用手工擦洗上電極和內(nèi)壁，擦洗之后的反應(yīng)腔室內(nèi)會留有一定的水分，此時如果直接啟動運行設(shè)備將會導(dǎo)致發(fā)射功率的上升，會影響到設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。（2）高真空抽不到預(yù)設(shè)值、報警。通常情況下，ICP設(shè)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(shù)保持在50000次左右。因此，一旦企業(yè)ICP設(shè)備維護管理人員沒有及時更新該元器件，導(dǎo)致其遠遠超出了正常使用次數(shù)，就會導(dǎo)致焊接波紋管產(chǎn)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(yù)設(shè)值的原因難度比較大。

4 ICP設(shè)備的維護與保養(yǎng)

4.1 接地

ICP設(shè)備的使用維護需要規(guī)范做好接地流程，一旦接地質(zhì)量未達到保準要求，就會容易對儀器設(shè)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(wěn)定傳輸?shù)较嚓P(guān)儀器設(shè)備中，這樣一來就會嚴重降低ICP設(shè)備的運行質(zhì)量和效率。針對于此，企業(yè)必須安排專業(yè)技術(shù)人員認真規(guī)范做好ICP設(shè)備的接地保護處理工作，督促他們嚴格按照相關(guān)管理規(guī)章制度做好設(shè)備接地效果的科學檢測。維護管理人員在對ICP設(shè)備展開接地水平測量時，第一步要確保接地引線與設(shè)備進行有效斷開，防止會對接地水平測量精度產(chǎn)生影響。由于土壤溫度的高低也會影響到接地電阻的數(shù)值測量，工作人員需要避免在過于潮濕環(huán)境下展開接地水平測量作業(yè)。第二步，當維護管理人員在結(jié)束接線操作后，需要利用到高質(zhì)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(lǐng)先位置。接著工作人員需要將倍率指標設(shè)置在最大倍數(shù)，合理操作手柄，并對標度盤進旋轉(zhuǎn)測量。當手柄速度來到了120r/min后，工作人員需要及時優(yōu)化調(diào)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(jié)果中發(fā)現(xiàn)了ICP設(shè)備存在著接地故障，就必須及時采取相關(guān)控制解決措施。

4.2 氣路

企業(yè)ICP管理維護人員在日常進行設(shè)備檢修維護作業(yè)時，需要高度重視嚴格控制好氬氣的實際壓力數(shù)值，工作人員要將其合理控制在0.6～0.7MPa范圍內(nèi)，當氬氣的壓力遠遠超正常數(shù)值時，那么就會出現(xiàn)ICP設(shè)備在自我保護作用下自動熄火，這樣無疑會影響到企業(yè)的安全生產(chǎn)經(jīng)濟效益。針對于此，企業(yè)ICP管理維護人員需要嚴格按照內(nèi)部管理規(guī)章制度，定期對ICP設(shè)備的氬氣壓力數(shù)值展開科學準確檢測工作，當發(fā)現(xiàn)設(shè)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(shè)備運行過程的安全可靠性和質(zhì)量性。

4.3 冷卻系統(tǒng)

冷卻系統(tǒng)是ICP設(shè)備的重要組成部分，其構(gòu)成主要分為了兩個子系統(tǒng)，一個是抽風系統(tǒng)，一個是循環(huán)水系統(tǒng)。其中抽風系統(tǒng)的運行質(zhì)量至關(guān)重要，倘若吹風系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)風力過大情況就會容易造成火焰產(chǎn)生抖動問題，降低儀器測量結(jié)果的準確性。而倘若風力偏小則又會導(dǎo)致矩管被燒毀事故的發(fā)生。針對于此，企業(yè)ICP設(shè)備管理維護人員在運行使用該項設(shè)備時，需要提前做好對通風管道內(nèi)的風量調(diào)節(jié)系統(tǒng)裝置作業(yè)，結(jié)合實際運行需求合理控制好實際風量大小。除此之外，企業(yè)需要安排管理人員做好ICP設(shè)備冷卻系統(tǒng)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(shù)值情況，將其始終有效控制在合適的范圍內(nèi)，以此來滿足ICP設(shè)備的相關(guān)運行需求，避免出現(xiàn)各類故障問題影響到設(shè)備的正常安全穩(wěn)定運行。

4.4 設(shè)備清潔

企業(yè)ICP管理維護人員在日常還需做好設(shè)備的全面清潔工作，這樣能夠防止外界各種因素對儀器設(shè)備測量結(jié)果產(chǎn)生不良影響。比如，在ICP設(shè)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(shè)備進行刻蝕作業(yè)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(zhì)對反應(yīng)腔室環(huán)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(shè)備刻蝕過程產(chǎn)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(shè)備的安全可靠運行狀態(tài)，還可以有效延長手工清洗反應(yīng)腔室的周期。

5 結(jié)語

綜上所述，ICP設(shè)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(yè)的高效制造加工生產(chǎn)要求。企業(yè)要想最大程度發(fā)揮出ICP設(shè)備的運行價值作用，就必須安排專業(yè)人員加強對ICP設(shè)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(tài)。