Wêrom gasdriuwende skiven ûneven wurde yn epitaksy by hege temperatuer

De driuwende gasskiven dy't brûkt wurde yn hege-temperatuer epitaksyprosessen jouwe stabiliteit oan 'e wafers en hâlde se stipe mei in unifoarme gasstream. Yn 'e produksjeomjouwing kinne operators fernimme dat dizze skiven oer in perioade fan tiid har parallellisme ferlieze. Hoewol in lytse feroaring miskien ferwaarloosber is foar de unifoarmiteit fan 'e gasstream en stabiliteit fan' e wafers, kin in kantelde skiif begjinne troch in bytsje slijtage of in opgarjen op it oerflak fan 'e skiif, en kin it yn' e rin fan 'e tiid slimmer wurde. Dit is wat begrepen wurde moat om downtime en storingen fan it produkt te foarkommen. Oer de jierren, troch de deistige routine yn 'e fabryk, kinne lytse feroaringen yn temperatuer en streamomstannichheden de skiven hjoed de dei út 'e rjochting bringe.

Termyske deformaasjemechanismen yn AMAT Centura5200 gasdriuwende skiven

De gasdriuwende skiif is gefoelich om syn flakheid te ferliezen yn in AMAT Centura5200-systeem, foar in part fanwegen waarmte. Tidens hege temperatuer Epitaksygroei , wurdt de skiif net-unifoarm ferwaarme troch de reaktorkeamer. It ûntfangt folle mear strieling en plasma-enerzjy fan boppen, en kâld gas streamt fan ûnderen. It temperatuerferskil liedt ta termyske spanningen yn it materiaal. Werhelle syklusen fan it metaal of bedekte oerflak mei ferskillende temperatueren liede ta de útwreiding en krimp fan it skiifmateriaal. Hoewol de spanning by elke termyske syklus relatyf lyts kin wêze, begjint de opboude oerbleaune spanning, as it werhelle wurdt útfierd hûnderten of tûzenen kearen, de termyske deformaasje te ûntwikkeljen. Guon gebieten wreidzje mear út en strekke har út as oaren en liede ta in lichte kromming yn 'e skiif. Dizze lichte kanteling kin it gaskussen fersteure, wêrtroch't de skiif evenredich driuwt. De termyske deformaasje kin ek feroarsake wurde troch temperatuergradiënten oer de skiif. Ien diel fan 'e skiif kin ticht by de waarmteboarne wêze of wat minder koelgasstream ûntfange. Ien diel strekt him dan mear út as it oare. Dit probleem kin ûntstean nei ûnderhâld of skjinmeitsjen, om't de gasstreamkarakteristiken faak feroare wurde, en it is gewoan om ynstabile skiifnivellearring te observearjen nei de boppesteande operaasje. Kruip is ek in probleem. Hege temperatuer feroarsaket stadige deformaasje fan it skiifmateriaal ûnder in oanhâldende lading. Dit is in stadich proses sûnder de hommelse brekking; it fertsjintwurdiget lykwols it stadige "ûnthâld fan stress". Yn guon fabriken is rapportearre dat in lichte kanteling fûn waard yn 'e skiif nei moannen fan tsjinst sûnder dúdlike defekten. In yllustratyf foarbyld kin waarnommen wurde fan in Sic epitaksy line doe't de wafer in net-unifoarme dikte sjen liet. Soarchfâldich ûndersyk fan 'e driuwende gasskiif yn 'e keamer liet in konkave skiif sjen. De woartel fan 'e oarsaak waard analysearre as syklusen mei hege temperatuer en in net-unifoarme stream fan koeling fan it weromkommende gas. Stabiliteit fan 'e driuwende gasskiif wurdt primêr assosjeare mei de kontroleare temperatuerferdieling, betroubere gasstream en it ferfangen fan 'e skiven foardat wichtige krûp begjint.

Hoe beynfloedet de uniformiteit fan CVD TaC-coating de flakheid en stabiliteit fan skiif?

CVD TaC-coatings wurde meast brûkt foar gasdriuwende skiven, om't se goed ûntwikkele binne, hege prestaasjes hawwe yn it wjerstean fan hjitte en korrosje ûnder de hurde epitaktyske omjouwing. Mar sels in sterk coatingmateriaal fan tantaalkarbid kin it krityske belang fan unifoarme coatingdikte foar flakheid en stabiliteit tidens de wurking fan in gasdriuwende skiif net ûntkomme. As de coatingdikte perfekt unifoarm is oer it heule oerflak, sil de skiif ûnder hege temperatuer en hege druk fan gassen symmetrysk útwreidzje, waarmte ferspriedt evenredich oer de skiif mei minder ynterne spanning. Tagelyk kin it gaskessen ûnder de skiif unifoarmer foarme wurde, wat helpt om de posysje fan 'e wafer stabyl te hâlden tidens groei. It probleem ûntstiet as der in ferskil is yn coatingdikte op it heule oerflak. Ien kant dy't in wat dikker coatingseksje hat, foeget ekstra styfheid ta yn dat gebiet en sil oars reagearje ûnder hege temperatuer, it kin stadich útwreidzje of sels relatyf krimpen yn ferliking mei it tinner gebiet. Troch trochgeande sykliske ferwaarming kin de spanningsopbou feroarsake troch dy ferskillen ynterne spanning generearje en resultearje yn in lichte bûging fan 'e skiifbasis dy't oarspronklik perfekt flak wie. Yn 'e werklike produksje observearje wy dit probleem as instabile driuwhichte, of de sintra fan 'e wafers begjinne wat te ferskowen, sels as alles oars perfekt normaal liket. In produksje-yngenieur kin it fine as se observearje dat de fariaasje yn 'e dikte fan sintrum oant râne fan' e ôfsette wafer ûnferwachts tanommen is, mar by it kontrolearjen fan 'e keamer kinne se realisearje dat de driuwende skiif al in net heul dúdlik "liftpatroan" hat dat meastentiids weromgiet op coatingfariaasje. Ik kin my ien foarbyld fan dit probleem herinnerje op 'e SiC-produksjeline. In gasdriuwende skiif sjocht der fisueel goed út direkt nei it coaten. It begon doe lichte kromming te sjen litten nei in perioade fan hege temperatueroperaasjetiid. Wy fûnen dat it eins ferskate mikrometers ferskil yn dikte liet sjen mei analyze, de wearde dy't lyts wie ferantwurdlik foar de wat bûgde skiif dy't wurke by 1500C. In goede kontrôle fan gasstreamsnelheid, temperatuerprofyl en rotaasje fan skiif tidens it coaten binne fereaske yn 'e prosessen, wêrby't mjitting fan' e coatingdikte routinematich metten wurdt om in iere drift fan prosesomstannichheden te foarkommen, en it coatingproses sil opnij kalibrearre wurde.

AMAT Gas Float Disk Repair Standards foar Precision Epitaxy Processes

Gasdriuwende skiven yn epitaksy-apparatuer foar presyzje-ark lykas de AMAT Centura binne essensjeel om de wafer te stabilisearjen tidens hege temperatuergroei. D'r is in strang protokol belutsen by it reparearjen fan fersliten, misfoarme of ûngelikense coatingskiven. Elke misstap yn it reparaasjeproses sil ynfloed hawwe op it gedrach fan it gaskussen en dus de kwaliteit fan 'e wafer. It meast direkte aspekt dat nei reparaasje evaluearre wurdt, is de flakheid fan it oerflak. De reparaasje moat foldwaan oan heul strakke flakheidstolerânsjes, om't sels in lytse hoemannichte kromming de gasstreambalâns kin ferfoarmje. Elk slypjen of polijsten moat derfoar soargje dat in gelikense hoemannichte materiaal fan it heule oerflak wurdt fuorthelle; ûngelikense polijsting is de oarsaak fan de measte iere skiiffalen. Coatingreparaasje is ek in gefoelich ûnderwerp. De measte skiven wurde beskerme mei CVD TaC en ferlykbere hurde coatings. By it opnij coaten is it krúsjaal om te soargjen dat de laachdikte unifoarm is oer it heule oerflak fan 'e skiif. Uneven coatingdikte feroarsaket dat diel oars reagearret as it ferwaarme wurdt en kin bydrage oan kanteling of ûngelikense lift tidens operaasje. Fabryks hawwe skiven sjoen dy't nei in reparaasje in fisuele ynspeksje trochsteane, mar nei in pear syklusen ynstabile driuwhichte ûntwikkelje fanwegen dit defekt. Hoewol it triviaal liket, is skjinmeitsjen foar reparaasje kritysk wichtich. Net-ferwidere fersmoarging of reaksjeprodukten op it basissubstraat sille de yntegriteit fan 'e nije coatingbining yn gefaar bringe. Op ien SiC-epitaxyline waard in reparearre skiif werom nei de produksje brocht en nei ien wike trillingsspoaren op 'e wafer sjen litten. Ynspeksje fan 'e skiif nei de reparaasje liet fêst sitten ûnder de reparaasjecoating sjen dy't stadichoan útwreide fanwegen termyske syklusen. Nei de reparaasje wurde skiven faak kondisjonearre by ferhege temperatueren om stress te ferminderjen dy't ûntstien is tidens de reparaasje. Operators kontrolearje de skiif tidens dit proses om iere oanwizings fan kromtrekken of ynkonsekwint opheffen te detektearjen. It is wichtich om net allinich de skea te reparearjen, mar om de oarspronklike lykwicht fan termyske eigenskippen, oerflakflakheid en gasstreambalâns werom te bringen om te soargjen dat de reparearre skiif as nij presteart tidens de produksje.

Relaasje tusken waarmteferdieling en stabiliteit fan waferlevitaasje

Tidens de gasstream dy't de wafer nivelleret tidens epitaksy, is hoe evenredich waarmte oer de skiif en keamer ferdield wurdt de kaai. As waarmte evenredich ferspraat wurdt, sil de gasfilm derûnder unifoarm wêze en sil de wafer lykwichtich bliuwe. Uneven ferwaarming sil it delikate lykwicht begjinne te fersteuren. Tidens in echt AMAT Centura-type proses sil it sintrum fan 'e wafer folle waarmer wêze as de rânen. De reden hjirfoar is dat de ferwaarming sels gjin folslein unifoarme waarmtekaart produseart oer it waferoerflak, en de efterkant koeling fan it gas kin net unifoarm wêze. As de wafer op ien plak waarmer wurdt, wreidet it mear út op dy bepaalde lokaasje, wat it streampatroan fan gas derûnder mar in bytsje ferskowt. Sadree't de gasstream ferskowt, wurdt de levitaasjehichte fan 'e wafer feroare. Ien kant fan 'e wafer sil wat heger sweve as de oare. Hoewol dit miskien net altyd sichtber is mei it bleate each, kin in prosesark dit lêze as in lytse beweging of oscillaasje tidens it groeiproses. De maklikste manier om dit te visualisearjen is om in heul tinne airhockeypuck foar te stellen, mar mei ien kant fan it spieloerflak wat waarmer; de puck soe noch driuwe, mar driuwe of kantelje nei de koelere kant fan it oerflak. In ferlykber konsept jildt foar de groeikeamer. Tidens de werklike produksje sil dit sjen litte as fariaasje yn dikte fan râne nei sintrum op wafers, en/of lichte ferskowingen yn 'e útrjochting nei lange runs. Ien fabteam hie wat ynstabile epitaksygroei ûnderfûn nei it útfieren fan ûnderhâld, en ûntduts troch ynspeksje dat der in modifikaasje makke wie oan it ferwaarmingsprofyl fan 'e keamer; se ferskowen de waarme sône wat, wat foarkaam dat it gas dat de skiif nivellere prestearre sa't it moast mei de ûngelikense waarmte.

Om de ynstabiliteit fan 'e swevende skiif te minimalisearjen, sille operators oer it algemien omtinken jaan oan trije haaddingen: de oerienkommende profilen fan 'e ferwaarmingseleminten, in konsekwinte gasstream oan 'e efterkant, en alle feroarings yn 'e slijtage fan 'e O-ring fan 'e keamer en op it oerflak fan 'e skiif.

Optimalisearjen fan ûntwerp fan gasdriuwende skiif foar termyske betrouberens op lange termyn

It ûntwerpen fan in gasdriuwende skiif foar gebrûk foar in protte syklusen yn in epitaksy-ark giet meast oer termyske prestaasjes. It moat net allinich prestearje by hege temperatueren, it moat dat ek dwaan nei hûnderten oant tûzenen runs, sûnder stadich út flak te reitsjen. Materiaalkeuze is hjir kritysk. It substraatmateriaal moat by steat wêze om termyske syklusen te ûndergean sûnder in grut spanningsprofyl oer de tiid te generearjen. De spanningen sille opstapelje as it materiaal hege koëffisiënten hat en rappe termyske syklusen ûndergiet. De termyske útwreiding fan it substraat moat ek goed oerienkomme mei de oerlaach. Yn in fabryksomjouwing sille sels lytse termyske ferskillen tusken materialen oer de tiid optelle en sil de skiif kromlûke, hoewol it yn earste ynstânsje goed útsjen kin. It ûntwerp fan 'e oerlaach is like kritysk. In even CVD TaC-coating oer de skiif sil it helpe om waarmte evenredich oer it oerflak te absorbearjen. As de coating ferskillende dikte hat, sil it ferskillende termyske reaksjesnelheden oer it oerflak hawwe, wêrtroch termysk feroarsake spanning ûntstiet dy't de skiif oer de tiid sil kromlûke. Der wurdt leaud dat dit yn guon produksjeteams kin foarkomme oer lange runs, om't de skiven stadich oergeane fan in platte nei in koepelfoarm. Geometryske skaaimerken binne ek tige kritysk. Elke ôfwiking yn it gatpatroan, rânedikte, stipegebieten en oare skaaimerken kinne it gedrach fan 'e gasstream ûnder de skiif feroarje. Net-unifoarme stream kin derfoar soargje dat de skiif ûnder prosesomstannichheden ûngelikense lift, wêrtroch ekstra spanning ûntstiet tidens termyske syklusen, wat slijtage fersnelt. In foarbyld fan in ferbettere ûntwerp dat wurket ûnder termyske spanning waard sjoen op in SiC-epitaxyline; foarôfgeand oan har oerskeakeling nei in bywurke skiifûntwerp hienen se wichtige nivelleringsdrift nei lange runs. By it oerskeakelen nei in skiif mei optimalisearre streamkanalen naam de drift ôf, om't it liftprofyl fan 'e skiif krekter waard hanthavene tidens de operaasje, lykas befêstige troch lange-termyn ûnderhâldskontrôles fan sawol orizjinele as opwurdearre skiven. Termyske betrouberens hinget ek ôf fan koelkarakteristiken. As de skiif net evenredich koelt, kin dit de spanning "fêstlizze" en as gefolch fierdere degradaasje feroarsaakje by it syklusen. Yn essinsje wurdt lange-termyn flakheid ôflaat troch in lykwicht te berikken tusken materiaal- en coatingprestaasjes en de ûntworpen gasstream troch de skiif.