Pse disqet lundruese të gazit bëhen të pabarabarta në epitaksi me temperaturë të lartë

Disqet lundruese të gazit të përdorura në proceset e epitaksise me temperaturë të lartë u sigurojnë stabilitet pllakave dhe i mbajnë ato të mbështetura me një rrjedhë uniforme të gazit. Në mjedisin e prodhimit, operatorët mund të vërejnë se me kalimin e një periudhe kohore këto disqe humbasin paralelizmin e tyre. Edhe pse një ndryshim i vogël mund të jetë i papërfillshëm për uniformitetin e rrjedhës së gazit dhe stabilitetin e pllakave, një disk i pjerrët mund të fillojë nga një konsumim i vogël ose një akumulim në sipërfaqen e diskut dhe mund të përkeqësohet me kalimin e kohës. Kjo është ajo që duhet të kuptohet për të shmangur ndërprerjet dhe dështimet e produktit. Me kalimin e viteve, gjatë rutinës së përditshme në fabrikë, ndryshimi i vogël i temperaturës dhe kushteve të rrjedhjes mund t'i nxjerrë disqet nga shtrirja sot.

Mekanizmat e Deformimit Termik në Disqet Lundruese të Gazit AMAT Centura5200

Disku lundrues i gazit është i prirur të humbasë rrafshësinë e tij në një sistem AMAT Centura5200 pjesërisht për shkak të nxehtësisë. Gjatë temperaturës së lartë Rritja e epitaksisë , disku nxehet në mënyrë jo të njëtrajtshme nga dhoma e reaktorit. Ai merr shumë më tepër rrezatim dhe energji plazme nga lart, dhe gazi i ftohtë rrjedh nga poshtë. Diferenca e temperaturës çon në strese termike në material. Cikli i përsëritur i metalit ose sipërfaqes së veshur me temperatura të ndryshme çon në zgjerimin dhe tkurrjen e materialit të diskut. Megjithëse stresi në secilin cikël termik mund të jetë relativisht i vogël, kur kryhet në mënyrë të përsëritur për qindra ose mijëra herë, stresi i mbetur i akumuluar fillon të zhvillojë deformimin termik. Disa zona zgjerohen dhe shtrihen më shumë se të tjerat dhe çojnë në një deformim të lehtë në disk. Ky pjerrësi e lehtë mund të prishë jastëkun e gazit i cili lejon që disku të notojë në mënyrë të barabartë. Deformimi termik mund të shkaktohet gjithashtu nga gradientët e temperaturës në të gjithë diskun. Një pjesë e diskut mund të jetë afër burimit të nxehtësisë ose të marrë pak më pak rrjedhë gazi ftohës. Një pjesë më pas shtrihet më shumë se tjetra. Ky problem mund të lindë pas mirëmbajtjes ose pastrimit pasi karakteristikat e rrjedhës së gazit shpesh ndryshohen, dhe është e zakonshme të vërehet nivelim i paqëndrueshëm i diskut pas operacionit të mësipërm. Zvarritja është gjithashtu një problem. Temperatura e lartë shkakton deformim gradual të materialit të diskut nën një ngarkesë të qëndrueshme. Ky është një proces i ngadaltë pa thyerje të papritur; megjithatë, ajo përfaqëson "kujtesën e ngadaltë të stresit". Në disa fabrika, është raportuar se një pjerrësi e lehtë u gjet në disk pas muajsh shërbimi pa defekte të dukshme. Një shembull ilustrues mund të vërehet nga një Epitaksi sic vijë kur pllaka tregoi trashësi jo-uniforme. Hetimi i kujdesshëm i diskut lundrues të gazit në dhomë zbuloi një disk konkav. Shkaku rrënjësor u analizua të jetë nga ciklet e temperaturës së lartë dhe rrjedha jo-uniforme e ftohjes së gazit prapa. Stabiliteti i diskut lundrues të gazit shoqërohet kryesisht me shpërndarjen e kontrolluar të temperaturës, rrjedhën e besueshme të gazit dhe zëvendësimin e disqeve para se të fillojë zvarritja e konsiderueshme.

Si ndikon uniformiteti i veshjes CVD TaC në sheshtësinë dhe stabilitetin e diskut?

Veshjet CVD TaC zakonisht përdoren për disqet lundruese me gaz sepse janë të zhvilluara mirë, kanë performancë të lartë në rezistencën ndaj nxehtësisë dhe korrozionit në mjedisin e fortë epitaksial. Por edhe një material i fortë veshjeje prej karbidi tantali nuk mund të shmangë rëndësinë kritike të trashësisë uniforme të veshjes në sheshtësinë dhe stabilitetin gjatë funksionimit të një disku lundrues me gaz. Kur trashësia e veshjes është plotësisht uniforme në të gjithë sipërfaqen, disku nën temperaturë të lartë dhe presion të lartë të gazrave do të zgjerohet në mënyrë simetrike, nxehtësia përhapet në mënyrë të barabartë në të gjithë diskun me më pak stres të brendshëm. Në të njëjtën kohë, jastëku i gazit nën disk mund të formohet më uniform, gjë që ndihmon që pozicioni i pllakës së paketimit të jetë i qëndrueshëm gjatë rritjes. Problemi ndodh kur ka një ndryshim në trashësinë e veshjes në të gjithë sipërfaqen. Njëra anë që ka një seksion veshjeje pak më të trashë shton ngurtësi shtesë në atë rajon dhe do të reagojë ndryshe në temperaturë të lartë, mund të zgjerohet ngadalë ose edhe të tkurret relativisht në krahasim me zonën më të hollë. Përmes ngrohjes ciklike të vazhdueshme, akumulimi i tendosjes së shkaktuar nga këto ndryshime mund të gjenerojë stres të brendshëm dhe të rezultojë në përkulje të lehtë të bazës së diskut e cila fillimisht ishte krejtësisht e sheshtë. Në prodhimin aktual, ne e vërejmë këtë problem si lartësi notuese të paqëndrueshme, ose qendrat e pllakave fillojnë të zhvendosen pak, edhe kur gjithçka tjetër duket krejtësisht normale. Një inxhinier prodhimi mund ta zbulojë atë kur vëren se ndryshimi i trashësisë nga qendra në skaj të pllakave të depozituara është rritur në mënyrë të papritur, megjithatë, kur kontrollon dhomën, ata mund të kuptojnë se disku notues tashmë ka një "model ngritjeje" jo shumë të dukshëm i cili zakonisht lidhet me ndryshimin e veshjes. Mund të kujtoj një shembull të këtij problemi në linjën e prodhimit SiC. Një disk notues me gaz duket mirë vizualisht menjëherë pas veshjes. Pastaj filloi të tregonte deformim të lehtë pas një periudhe kohore operimi në temperaturë të lartë. Me anë të analizës, zbuluam se në fakt tregonte disa mikrometra ndryshim në trashësi, vlera kaq e vogël ishte përgjegjëse për diskun pak të përkulur që vepronte në 1500C. Në procese kërkohet një kontroll i duhur i shkallës së rrjedhjes së gazit, profilit të temperaturës dhe rrotullimit të diskut gjatë veshjes, me matjen rutinore të trashësisë së veshjes për të parandaluar një ndryshim të hershëm të kushteve të procesit, dhe procesi i veshjes do të rikalibrohet.

Standardet e Riparimit të Disqeve Lundruese me Gaz AMAT për Proceset e Epitaksise Precize

Disqet lundruese të gazit në pajisjet e epitaksi për mjete precize si AMAT Centura janë thelbësore për të stabilizuar pllakëzën gjatë rritjes së temperaturës së lartë. Ekziston një protokoll i rreptë kur riparohen disqe të konsumuara, të deformuara ose të veshura në mënyrë të pabarabartë. Çdo gabim në procesin e riparimit do të ndikojë në sjelljen e jastëkut të gazit dhe kështu në cilësinë e pllakës. Aspekti më i menjëhershëm i vlerësuar pas riparimit është rrafshësia e sipërfaqes. Riparimi duhet të përmbushë toleranca shumë të ngushta të rrafshësisë, pasi edhe një sasi e vogël e deformimit mund të shtrembërojë ekuilibrin e rrjedhës së gazit. Çdo bluarje ose lustrim duhet të sigurojë që një sasi e barabartë materiali të hiqet nga e gjithë sipërfaqja; lustrimi i pabarabartë është shkaku i shumicës së dështimeve të hershme të diskut. Riparimi i veshjes është gjithashtu një çështje e ndjeshme. Shumica e disqeve mbrohen me CVD TaC dhe veshje të forta të ngjashme. Pas riveshjes, është thelbësore të sigurohet që trashësia e shtresës të jetë uniforme në të gjithë sipërfaqen e diskut. Trashësia e pabarabartë e veshjes bën që ajo pjesë të reagojë ndryshe kur nxehet dhe mund të kontribuojë në anim ose ngritje të pabarabartë gjatë funksionimit. Prodhuesit e produkteve kanë parë disqe që kalojnë inspektimin vizual pas një riparimi, por zhvillojnë lartësi të paqëndrueshme noti pas disa cikleve për shkak të këtij defekti. Edhe pse duket e parëndësishme, pastrimi para riparimit është jashtëzakonisht i rëndësishëm. Ndotesit e palara ose produktet e reagimit në substratin bazë do të kompromentojnë integritetin e lidhjes së re të veshjes. Në një linjë epitaksie SiC, një disk i riparuar u kthye në prodhim dhe pas një jave shfaqi shenja dridhjeje në pllakë. Inspektimi pas riparimit i diskut zbuloi mbetje të bllokuara nën veshjen e riparimit që po zgjerohej ngadalë për shkak të ciklit termik. Pas riparimit, disqet shpesh kushtëzohen në temperatura të larta për të lehtësuar streset e shkaktuara gjatë riparimit. Operatorët monitorojnë diskun gjatë këtij procesi për të zbuluar tregues të hershëm të deformimit ose ngritjes së paqëndrueshme. Është e rëndësishme jo vetëm të riparohet dëmtimi, por të rikthehet ekuilibri origjinal i vetive termike, sheshtësia e sipërfaqes dhe ekuilibri i rrjedhës së gazit për të siguruar që disku i riparuar do të funksionojë si i ri gjatë prodhimit.

Marrëdhënia midis Shpërndarjes së Nxehtësisë dhe Stabilitetit të Levitacionit të Pllakave

Gjatë nivelimit të rrjedhës së gazit të pllakës gjatë epitaksise, shpërndarja e njëtrajtshme e nxehtësisë në të gjithë diskun dhe dhomën është çelësi. Nëse nxehtësia shpërndahet në mënyrë të njëtrajtshme, filmi i gazit poshtë saj do të jetë uniform dhe pllaka do të mbetet e ekuilibruar. Ngrohja e pabarabartë do të fillojë të prishë ekuilibrin delikat. Gjatë një procesi aktual të tipit AMAT Centura, qendra e pllakës do të jetë shumë më e nxehtë se skajet. Arsyeja për këtë është se vetë ngrohësi nuk po prodhon një hartë nxehtësie tërësisht uniforme në të gjithë sipërfaqen e pllakës, dhe ftohja e pasme e gazit mund të mos jetë uniforme. Kur pllaka nxehet në një vend, ajo zgjerohet më shumë në atë vend të veçantë, gjë që e zhvendos paksa modelin e rrjedhës së gazit poshtë. Pasi rrjedha e gazit të ndryshojë, lartësia e levitacionit të pllakës ndryshohet. Njëra anë e pllakës do të notojë pak më lart se tjetra. Ndërsa kjo mund të mos jetë gjithmonë e dukshme me sy të lirë, një mjet procesi mund ta lexojë këtë si lëvizje ose lëkundje të vogël gjatë procesit të rritjes. Mënyra më e lehtë për ta vizualizuar këtë është të imagjinoni një pak shumë të hollë hokeji ajri, por me njërën anë të sipërfaqes së lojës pak më të ngrohtë; Paketa do të vazhdonte të notonte, por do të lëvizte ose do të anohej drejt anës më të ftohtë të sipërfaqes. Një koncept i ngjashëm zbatohet edhe për dhomën e rritjes. Gjatë prodhimit aktual, kjo do të shfaqet si ndryshim i trashësisë nga skaji në qendër të napolitanëve dhe/ose zhvendosje të lehta në shtrirje pas punimeve të gjata. Një ekip fabrike kishte përjetuar rritje epitaksie paksa të paqëndrueshme pas kryerjes së mirëmbajtjes dhe zbuloi përmes inspektimit se ishte bërë një modifikim në profilin e ngrohjes së dhomës; ata e zhvendosën pak zonën e nxehtë, gjë që pengoi që gazi që rrafshonte diskun të funksiononte siç duhet me nxehtësinë e pabarabartë.

Për të minimizuar paqëndrueshmërinë e diskut levitues, operatorët në përgjithësi do t'i kushtojnë vëmendje tre gjërave kryesore: profileve të përputhura të elementëve ngrohës, rrjedhës së qëndrueshme të gazit në anën e pasme dhe çdo ndryshimi në konsumimin e unazës O të dhomës dhe në sipërfaqen e diskut.

Optimizimi i Dizajnit të Diskut Lundrues të Gazit për Besueshmëri Termike Afatgjatë

Projektimi i diskut lundrues me gaz për përdorim për shumë cikle në një mjet epitaksie përfshin kryesisht performancë termike. Jo vetëm që duhet të funksionojë në temperatura të larta, por duhet ta bëjë këtë pas 100 deri në 1000 sekondash, pa dalë ngadalë nga rrafshësia. Zgjedhja e materialit është kritike këtu. Materiali i substratit duhet të jetë i aftë t'i nënshtrohet ciklit termik pa gjeneruar një profil të madh stresi me kalimin e kohës. Streset do të grumbullohen nëse materiali ka koeficientë të lartë dhe i nënshtrohet cikleve të shpejta termike. Zgjerimi termik i substratit duhet gjithashtu të përputhet mirë me shtresën e sipërme. Në një mjedis të shkëlqyer, edhe mospërputhjet e vogla termike midis materialeve do të shtohen me kalimin e kohës dhe disku do të deformohet, megjithëse fillimisht mund të duket mirë. Projektimi i shtresës së sipërme është po aq kritik. Një shtresë e barabartë CVD TaC në të gjithë diskun do ta ndihmojë atë të thithë nxehtësinë në mënyrë të barabartë në të gjithë sipërfaqen e tij. Nëse veshja ka trashësi të ndryshme, ajo do të ketë shpejtësi të ndryshme reagimi termik në të gjithë sipërfaqen, duke krijuar stres të induktuar termik i cili do ta deformojë diskun me kalimin e kohës. Besohet se në disa ekipe prodhimi kjo mund të ndodhë gjatë punimeve të gjata, pasi disqet kalojnë ngadalë nga forma e sheshtë në një formë kupole. Karakteristikat gjeometrike janë gjithashtu shumë kritike. Çdo devijim në modelin e vrimës, trashësinë e skajit, rajonet mbështetëse dhe karakteristika të tjera mund të ndryshojë sjelljen e rrjedhës së gazit nën disk. Rrjedha jo uniforme mund të shkaktojë që disku të ngrihet në mënyrë të pabarabartë në kushtet e procesit, duke gjeneruar strese shtesë gjatë ciklit termik, gjë që do të përshpejtojë konsumimin. Një shembull i një dizajni të përmirësuar që funksionon nën stres termik u pa në një linjë epitaksie SiC; para kalimit të tyre në një dizajn të azhurnuar të diskut, ata kishin një zhvendosje të konsiderueshme të nivelimit pas punimeve të gjata. Pas kalimit në një disk me kanale rrjedhjeje të optimizuara, zhvendosja u zvogëlua, pasi profili i ngritjes së diskut u ruajt më saktë gjatë gjithë funksionimit, siç konfirmohet nga kontrollet e mirëmbajtjes afatgjata të disqeve origjinale dhe të azhurnuara. Besueshmëria termike varet gjithashtu nga karakteristikat e ftohjes. Nëse disku nuk ftohet në mënyrë të barabartë, kjo mund të "bllokojë" stresin dhe si rezultat të shkaktojë degradim të mëtejshëm me ciklin. Në thelb, sheshtësia afatgjatë rrjedh duke arritur një ekuilibër midis performancës së materialit dhe veshjes dhe rrjedhës së projektuar të gazit përmes diskut.