DRIE-syväetsauslaitteiston partikkelikokotutkimus
Nyman, Erika (2020)
Nyman, Erika
2020
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202005118246
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202005118246
Tiivistelmä
Tämä insinöörityö toteutettiin Murata Electronics Oy:n (MFI) toimeksiantona. MFI valmistaa piikiekoista antureita 3D MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) -tekniikalla. Työn tavoitteena oli selvittää DRIE (Deep Reactive Ion Etching) -piin syväetsauslaitteistossa esiintyvien partikkelien koko jakaantuneisuus ja koostumus. Syväetsauslaitteistoa käytetään piikiekkojen plasmaetsaukseen, joka on yksi anturielementin valmistusprosessivaihe.
Työssä tutkittiin MFI:n kahden eri DRIE-laitteen kammioita: DRIE_04 C- ja D-kammioita ja DRIE_05 B- ja C-kammioita. Työssä luotiin uusi monitorointimenetelmä tuotannolle. Monitorointimenetelmässä kerättiin normaalien partikkelien kappalemäärien lisäksi partikkelien kokoluokkamäärät. Monitorointimenetelmä ajastettiin tehtäväksi tuotannossa päivittäin jokaiselle kammioille, jotta mittaustuloksia saatiin mahdollisimman paljon kolmen kuukauden seurannan ajalta. Monitorointimenetelmässä prosessoitiin kaksi partikkelimittauskiekkoa kammiossa laitteen omalla monitorointiohjelmalla. Partikkelikiekot prosessoitiin syöttämällä happikaasua kammioon muutaman minuutin ajan. Kiekot mitattiin ennen ja jälkeen prosessoinnin ja tulokset kirjattiin ylös monitorointimenetelmään tuotannon omaan tietokantaan. Lisätutkimuksiin valikoitiin tietyt kiekot, jotka mitattiin Surfscan-laitteella, josta saatiin kiekkojen partikkeli kappale- ja kokoluokkamäärät sekä kiekkokartat. Saatujen tulosten perusteella valikoitiin osa kiekoista pyyhkäisyelektronimikroskooppikuvauksiin (SEM). Kiekkojen SEM-kuvien kautta voitiin analysoida kiekoista löydettyjen partikkelien koostumus energiadispersiivisella röntgenfluoresenssispektroskooppilla (EDX).
Työn tulosten perusteella selvitettiin laitteiden yleinen partikkelikokoluokkataso: kummankin laitteen kammioiden yleinen partikkelikoko taso oli 0,830-3,81 µm. EDX-analyysien perusteella kiekoilta löydetyt partikkelit ovat todennäköisimmin peräisin DRIE-laitteiden prosessointikaasujen ja prosessissa kasvatetun polymeerin jäämistä.
Työ rajattiin kattamaan vain DRIE-laitteiden kammioiden yleistä partikkelikokoluokka- ja koostumustutkimusta. Saatuja tuloksia on tarkoitus hyödyntää jatkotoimenpiteissä.
Työssä tutkittiin MFI:n kahden eri DRIE-laitteen kammioita: DRIE_04 C- ja D-kammioita ja DRIE_05 B- ja C-kammioita. Työssä luotiin uusi monitorointimenetelmä tuotannolle. Monitorointimenetelmässä kerättiin normaalien partikkelien kappalemäärien lisäksi partikkelien kokoluokkamäärät. Monitorointimenetelmä ajastettiin tehtäväksi tuotannossa päivittäin jokaiselle kammioille, jotta mittaustuloksia saatiin mahdollisimman paljon kolmen kuukauden seurannan ajalta. Monitorointimenetelmässä prosessoitiin kaksi partikkelimittauskiekkoa kammiossa laitteen omalla monitorointiohjelmalla. Partikkelikiekot prosessoitiin syöttämällä happikaasua kammioon muutaman minuutin ajan. Kiekot mitattiin ennen ja jälkeen prosessoinnin ja tulokset kirjattiin ylös monitorointimenetelmään tuotannon omaan tietokantaan. Lisätutkimuksiin valikoitiin tietyt kiekot, jotka mitattiin Surfscan-laitteella, josta saatiin kiekkojen partikkeli kappale- ja kokoluokkamäärät sekä kiekkokartat. Saatujen tulosten perusteella valikoitiin osa kiekoista pyyhkäisyelektronimikroskooppikuvauksiin (SEM). Kiekkojen SEM-kuvien kautta voitiin analysoida kiekoista löydettyjen partikkelien koostumus energiadispersiivisella röntgenfluoresenssispektroskooppilla (EDX).
Työn tulosten perusteella selvitettiin laitteiden yleinen partikkelikokoluokkataso: kummankin laitteen kammioiden yleinen partikkelikoko taso oli 0,830-3,81 µm. EDX-analyysien perusteella kiekoilta löydetyt partikkelit ovat todennäköisimmin peräisin DRIE-laitteiden prosessointikaasujen ja prosessissa kasvatetun polymeerin jäämistä.
Työ rajattiin kattamaan vain DRIE-laitteiden kammioiden yleistä partikkelikokoluokka- ja koostumustutkimusta. Saatuja tuloksia on tarkoitus hyödyntää jatkotoimenpiteissä.