Чаро графити тозагии баланд барои назорати нуқсонҳои эпитаксияи SiC муҳим аст

Сифати пластинаи карбиди кремний (SiC)-и истеҳсолшуда ҳатто аз тағйироти ночизи муҳити афзоиш таъсир мерасонад. Соҳае, ки бисёриҳо ба он аҳамият намедиҳанд, қабати графитии реактор аст. Он ҳангоми эпитаксия пластинаро дастгирӣ ва ҷойгир мекунад, ба озмоиши гармии шадиди дохили реактор тоб меорад. Агар графит нопок ё сохтори номунтазам дошта бошад, пораҳои хурди мавод ё аксуламали номатлуб метавонанд дар тамоми раванди афзоиш ҷамъ шаванд. Мушкилоти хурд дар сатҳи графит метавонанд ба нуқсонҳои асосии пластина табдил ёбанд, ки боиси кори бештар ва ҳосилнокии паст барои истеҳсолкунандагони чип мегардад. Ҳамин тариқ, ҳолат ва тозагии он Ҳассоскунандаи графит масъалаи муҳимтар аз он аст, ки аксарият фикр мекунанд.

Чӣ тавр покии графит ба масъалаҳои зарраҳо дар камераҳои эпитаксия таъсир мерасонад?

Зарраҳо нуқсони паҳншудаи вафли дар камераҳои эпитаксияи SiC мебошанд ва аксар вақт графитро дар ин раванд иштирок мекунанд. Қисмҳои графит дар минтақаи гарми реактори SiC ҷойгиранд, вафлиро интиқол медиҳанд ва ба контурҳои гармӣ таъсир мерасонанд. Бо истифодаи графити камтар холис, ифлосҳои ночиз, ба монанди ифлосҳои металлӣ, хокистар ё боқимондаҳои боқимондаи раванд, метавонанд бо мурури замон ҳангоми афзоиши ҳарорати баланд аз графит оҳиста-оҳиста берун раванд. Ифлосҳои газдор аксар вақт дар камера ошкор карда намешаванд, аммо дар ниҳоят онҳо ба сатҳи вафли меафтанд ё ба қисми фазаи газ табдил меёбанд. Масалан, дар як барнома, як корхона барои сарфаи хароҷот графити пасттарро интихоб кард. Гарчанде ки дар аввал дар муддати кӯтоҳ ягон мушкилот ба назар намерасид, пас аз якчанд давраҳои... Эпитаксия , сӯрохиҳои тасодуфӣ ва нуқтаҳои ноҳамвор дар сатҳи пластина мушоҳида шуданд. Манбаи чунин нуқсонҳо ба зарраҳои хурде, ки аз дорандаи графит ё суссептор хориҷ мешаванд, пайгирӣ мешуданд. Зарраҳо ба камераи афзоиш ворид мешуданд ва ба таври номатлуб ҳамчун тухмиҳо амал мекарданд. Зичии нобаробари қисми графит инчунин ба пайдоиши микро-шикаст дар сатҳи қисм ҳангоми гармкунӣ мусоидат мекард ва боиси рехтани зарраҳои майда ба камера бо мурури замон мешуд, ҳатто агар қисм тоза ба назар расад. Ҳамин тариқ, назорати манбаи графит ва таърихи он як вазифаи муқаррарӣ дар корхонаҳо барои пешгирӣ аз нуқсонҳои марбут ба зарраҳо мебошад. Графити тозаи баланд бо миқдори назоратшавандаи хокистар одатан матлуб аст, хусусан барои истеҳсолоти дарозмуддат. Шумораи давраҳои гармии қисмҳо низ назорат карда мешавад, зеро маводҳо ҳатто пас аз коркарди хуби ибтидоӣ зарраҳоро мерезанд. Инчунин, усули нигоҳдории қисмҳои графит ба нуқсонҳо таъсир мерасонад. Масалан, тартибҳои тозакунии хашмгин ба сатҳи графит зарар мерасонанд ва боиси пайдоиши микро-шикастҳо мешаванд. Усули афзалиятнок раванди тозакунии нарм ва назоратшаванда бо таъсири ҳадди ақали ҷисмонӣ бо қисмҳои графит мебошад. Аз сабабҳои иқтисодӣ, иваз кардани қисмҳо барвақттар аз интизорӣ метавонад нисбат ба мубориза бо талафоти ҳосил дар марҳилаҳои баъдӣ беҳтар бошад. Хулоса, назорати тавлиди зарраҳо дар раванди эпитаксияи маъмулии SiC дар атрофи ҷузъиёти хурд дар бораи сифати мавод ва амалияҳои коркард мебошад. Масъалаи сифати графит дар маркази масъала қарор дорад.

Талабот ба мавод барои қисмҳои эпитаксиалӣ ва суспенторҳои SiC-и баландсифат

Барои эпитаксияи SiC, қисмҳои реактор на танҳо барои "нигоҳ доштани" пластина мебошанд. Сесепторҳо, интиқолдиҳандагони графит ва ҷузъҳои минтақаи гарм дар реактор мустақиман ба афзоиши кристалл таъсир мерасонанд. Аз ин рӯ, маводҳо хеле серталабанд ва як камбудии хурд дар ниҳоят ҳамчун нуқсони пластина зоҳир мешавад. Устувории баланди гармӣ як талаботи асосӣ аст. Қисмҳо барои муддати тӯлонӣ то ҳарорати хеле баланд гарм карда мешаванд (баъзан давраҳои такрории гармкунӣ/хунуккунӣ). Маводе, ки наметавонад дар ин ҳароратҳо устувориро нигоҳ дорад, таҳриф мешавад ва дар ниҳоят метавонад кафида шавад. Тағйироти ночиз дар геометрия метавонанд ҷараёни газ ва тақсимоти гармиро ба таври назаррас тағйир диҳанд, ки боиси афзоиши нобаробари кристалл дар сатҳи пластина мегардад. Покӣ омили дигари муҳим аст. Равандҳои баландсифати SiC миқдори хеле ками металл ва сатҳи хеле пасти хокистарро дар ҷузъҳои асоси графит талаб мекунанд. Ҳангоми кор, металлҳои ночиз оҳиста аз қисмҳо берун мешаванд, ифлоскунандаҳо метавонанд ба камера паҳн шаванд ва боиси ифлосшавии зарраҳо ё нуқсонҳои маҳаллии кристалл шаванд. Дар баъзе корхонаҳо, хатои тасодуфии ҷамъкунӣ ба як партияи суссептори олудашуда пайгирӣ карда шудааст. Сохтори сатҳ як талаботи муҳим аст. Сатҳи ҳамвор ва яксон ба коҳиш додани рехтани зарраҳо дар давраи гармкунӣ/хунуккунӣ мусоидат мекунад. Сатҳи нобаробар ё сӯрохиҳои дохили сохтори сатҳӣ ҳангоми кор пайваста вайрон мешаванд ва аз ин рӯ манбаи устувори зарраҳоро ба камера ба вуҷуд меоранд. Сифати пӯшиш низ як талаботи муҳими дигар аст. Бисёре аз суссепторҳои баландсифат пӯшиши SiC-ро ҳамчун қабати муҳофизатӣ истифода мебаранд. Пӯшиш бояд ба маводи асосӣ хуб часпида, ба кори тӯлонӣ тоб оварад. Пайванди суст ва де-ламинатсия графити асосиро мустақиман ба муҳити реаксияи сахт дучор мекунад. Мо аксар вақт инро дар барномаҳои воқеӣ мебинем: масалан, фабрикаи вафлие, ки барои партияи тӯлонии истеҳсолӣ кор мекунад, мушоҳида мекунад, ки суръати нуқсон пас аз садҳо давра мунтазам меафзояд. Санҷиши суссептор фарсудашавии ночизи рӯйпӯш ва эрозияи канорро ошкор мекунад. Иваз кардан ё иваз кардани ҷузъ суръати нуқсонро ба сатҳи қобили қабул бармегардонад. Интихоби маводҳои дуруст на танҳо ба кори ибтидоии ҷузъҳо, балки ба устувории мавод дар давраҳои такрорӣ низ вобаста аст.

Таъсири сохтори дона ба устувории гармӣ дар системаҳои AIXTRON G10

Сохтори доначаҳои ҷузъҳои графит дар дохили SiC-и баландҳарорат Афзоиши эпитаксия система, ба монанди AIXTRON G10, ба устувории гармӣ таъсири калон мерасонад. Ин ба тағйироти андоза, нигоҳдории шакл ва вокуниш ба даври гармӣ алоқаманд аст. Графит ҷисми сахти монолитӣ нест. Он аз кристаллитҳо ё донаҳои сершумор иборат аст. Кристаллитҳои алоҳида метавонанд самтҳои гуногун дошта бошанд. Вақте ки назорати нодурусти андозаи донаҳо дар дохили ҷузъи графит вуҷуд дорад, тақсимоти нобаробари гармӣ ба вуҷуд меояд. Қисмҳои ҷузъ бо суръати гуногун гарм ва хунук мешаванд. Ин фишори дохилиро дар сатҳи микро ба вуҷуд меорад. Бо гузашти вақт, ин фишори дохилӣ боиси каҷшавӣ ё таҳриф дар қисмҳо ба монанди суссептор ё интиқолдиҳандаи вафл мегардад. Ин раванд ҳангоми истеҳсол ба осонӣ муайян карда мешавад. Он одатан вақте пайдо мешавад, ки хатти вафл дар ҳарорати баланд кор мекунад. Пас аз садҳо даври гармӣ сифати вафл паст шудан мегирад. Тағйирот дар ғафсӣ меафзояд ва нуқсонҳои канор мунтазам пайдо мешаванд. Пас аз тафтиши ин қисмҳо, онҳо одатан нишонаҳои каҷшавӣ ё хастагии маводро доранд. Сохторҳои донаҳои майда бо тақсимоти кристаллитҳои назоратшаванда нисбат ба донаҳои дағал ё сохторҳои тасодуфӣ устувории гармии хеле беҳтар доранд. Ин боиси интиқоли гармии яксонтар ва коҳиши нуқтаҳои фишори маҳаллишуда мегардад. Бо сохтори дурусти доначаҳо, қисмҳо ҳатто дар тӯли садҳо давраҳои гармӣ ба каҷшавӣ муқовимат хоҳанд кард. Сохторҳои дағал ё сохторҳои нодуруст тақсимшудаи доначаҳо боиси пайдоиши нуқтаҳои заиф дар дохили қисм мегарданд, ки имкон медиҳанд микрокрекинг ва дар ниҳоят партофтани зарраҳо ба камера имконпазир гардад. Масъалаи дигари муҳиме, ки бояд ба назар гирифта шавад, муқовимат ба зарбаи гармӣ мебошад. Нуқтаҳое мавҷуданд, ки қисм тағирёбии назарраси ҳароратро аз сар мегузаронад, ба монанди боркунӣ ба реактор ё ҳангоми хориҷ кардан. Агар байни доначаҳо сарҳадҳои заиф мавҷуд бошанд, пас микрокрекҳо метавонанд дар хатҳои доначаҳо пайдо шаванд. Гарчанде ки ин одатан боиси вайрон шудани қисм намешавад, он имкон медиҳад, ки ин заъфҳо дар мавод пайдо шаванд, ки боиси мушкилоти эътимоднокии оянда мегардад. Аксари фабрикаҳо мӯҳлати хизмати қисмҳоро ҳам аз рӯи соатҳои истифодашуда ва ҳам аз рӯи шумораи давраҳои гармӣ ва коркарди умумии гармӣ пайгирӣ мекунанд. Қисмҳое, ки сохтори хуб тарҳрезишудаи доначаҳо доранд, мӯҳлати хизмати дарозтар ва натиҷаҳои устувортар бо мурури замон доранд.

Кам кардани ифлосшавии металлӣ дар ҷузъҳои графити тозагии баланд

Яке аз мушкилоти "ноаён", вале муҳим дар ҳама гуна қисми графитӣ, аз ҷумла дар раванди эпитаксияи SiC, ифлосшавии металлӣ мебошад. Ҳатто нишонаҳои ночизи металлҳо дар қисми графитӣ метавонанд ба раванд ворид шаванд ва ба манбаи камбудиҳои душворпайдошаванда дар реактори эпитаксияи SiC ба монанди AIXTRON G10 табдил ёбанд. Чунин металлҳо одатан аз ашёи хом ё марҳилаҳои гуногуни коркард, ки дар истеҳсоли ҷузъи графитӣ иштирок мекунанд, пайдо мешаванд. Унсурҳо ба монанди оҳан, никел, калсий ва натрий маъмуланд ва дар ҳарорати хонагӣ дар қисми зиёди графит дармонда мемонанд, аммо дар ҳарорати баланди раванде, ки дар эпитаксияи SiC истифода мешавад, ин унсурҳо метавонанд ҳаракат кунанд. Ин металлҳои камтар дар ниҳоят метавонанд ҳангоми давраҳои такрории гармкунӣ/хунуккунӣ дар минтақаи гарм, яъне суссептор ё худи интиқолдиҳандаи вафл, газ шаванд ё ба сатҳ муҳоҷират кунанд. Ҳолати маъмулӣ чунин хоҳад буд: як корхона партияи истеҳсолиро бо истифода аз қисмҳои нави графитӣ оғоз мекунад. Якчанд вафлҳои аввал хубанд ва ягон камбудие надоранд, аммо пас аз муддати муайян, камбудиҳои хурд пайдо шудан мегиранд. Онҳо одатан чоҳҳои хурд, ноқисҳои тасодуфии стек ё ҳодисаҳои зарраҳои нофаҳмо мебошанд. Ҳангоми тозакунии камера, ба осонӣ метавон дар бораи ҷараёни нодурусти газ ё ҳодисаи ифлосшавӣ гумон кард. Аммо таҳлили муфассал аксар вақт ба раҳошавии сусти металлҳои микроэлементҳо аз ҷузъҳои графит оварда мерасонад. Назорати тозагии графит яке аз калидҳо мебошад. Барои ҷузъҳои муҳим, графити тозашудаи ҳарорати баланд бо миқдори ками хокистар ҳамеша афзалтар аст. Ин қадами тозакунӣ аксарияти боқимондаҳои металлиро тоза мекунад. Чунин графит метавонад унсурҳоро ҳатто дар давраи такрории гармкунӣ/хунуккунӣ муддати тӯлонӣ дар банд нигоҳ дорад. Санҷиши воридотии қисмҳои графит низ дар баъзе корхонаҳо хеле муҳим аст. Санҷиши партияҳои графит бо усулҳо ба монанди ICP-OES ё XRF метавонад аз истифодаи қисмҳои олуда пешгирӣ кунад. Он инчунин метавонад аз омезиши қисмҳо аз манбаъҳои гуногун дар дохили як ҷараёни раванд пешгирӣ кунад. Рӯйпӯшҳо ба монанди SiC ё TaC низ ба ҳалли мушкилот бо роҳи амал кардан ҳамчун монеа байни қисми графит ва муҳити раванд мусоидат мекунанд. То он даме, ки пӯшиш хуб ҷойгир карда шуда, ба зеризаминии графит пайваст карда шавад, он таъсири мутақобилаи қисми графит бо муҳити равандро кам мекунад. Охирин, вале на камтар аз ҳама, коркард ва нигоҳдории қисмҳои графит аст. Қисмҳои графитӣ метавонанд ҳангоми кор бо дастпӯшакҳои ифлос, асбобҳо ё нигоҳ доштани онҳо дар рафи нопок олуда шаванд. Ин олудагии рӯизаминӣ метавонад дар давраи гармкунӣ ба кӯраи оташдон ворид шавад. Барои кам кардани олудагии металлии қисмҳои графитӣ, ин натиҷаи бисёр кӯшишҳои хурд аст. Маводи тозагии баланд дар якҷоягӣ бо амалияи хуби кор ва назорати қатъии раванд зарур аст.

Чаро системаҳои Veeco EPIK ба маводҳои графити хеле пасти сӯрохдор ниёз доранд?

Қисмҳои графит дар платформаи Veeco EPIK Systems яке аз сахттарин шароити равандро дар истеҳсоли нимноқилҳо аз сар мегузаронанд. Ин ҷузъҳо шароити ҳарорати баланд, химияи газии хашмгин ва давраҳои тӯлонии равандро аз сар мегузаронанд. Аз ин рӯ, графити сӯрохии хеле паст барои нигоҳ доштани якпорчагӣ ва тозагии эпитаксии SiC муҳим аст. Сӯрохнокӣ ба сӯрохиҳои хурди дохилӣ, ки дар дохили худи бадани графит мавҷуданд, ишора мекунад. Сарфи назар аз сатҳи комилан ҳамвор, сӯрохиҳои дохилӣ метавонанд газҳои раванд, боқимондаҳо ва химияи тозакуниро дар бар гиранд. Сӯрохии баланд маънои ҳаҷми бештари дохилиро барои сайд кардан дорад, ки дар он пас аз таъсири ҳарорати баланд, маводро оҳиста-оҳиста дегаз кардан мумкин аст. Ин дегазатсия ҳамеша хаттӣ нест ва метавонад ба таркишҳо оварда расонад, ки назорати равандро душвор мегардонад. Дар эпитаксии SiC, ин махсусан зараровар аст. Вақте ки газҳо аз бадани графит хориҷ мешаванд, онҳо метавонанд ба ҷараёни газ дар дохили камераи эпитакси дохил карда шаванд ва ба зарраҳои номатлуб мусоидат кунанд. Зарраҳо ба сатҳи пластина роҳ меёбанд, ки ба афзоиши кристалл таъсир мерасонанд ва метавонанд ба камбудиҳои ғайричашмдошт, ба монанди чоҳҳои тасодуфӣ, ноҳамвории сатҳ ё тағирёбии маҳаллӣ дар ғафсии пластина оварда расонанд. Сенарияи маъмулии дучоршаванда дар пандусҳои истеҳсолӣ мебошад, ки дар он корхонаи тоза қисмҳои нави графитиро барои системаи EPIK мегирад. Натиҷаҳои аввалия метавонанд қобили қабул бошанд, аммо бо такрор шудани давраҳои гармӣ, суръати нуқсонҳо метавонанд афзоиш ёбанд ва санҷиши қатори равандҳо, аз ҷумла хатҳои газ, клапанҳо ва марҳилаҳои раванди тозакунӣ, метавонад чизеро ошкор накунад. Аксар вақт маълум мешавад, ки гунаҳкор графити пастсӯрохӣ дар минтақаи ҳарорати баланд аст. Интихоби графити ултра пастсӯрохӣ ин хатарро бо маҳдуд кардани ҳаҷми дохилие, ки дар он намудҳои дармонда метавонанд пинҳон шаванд, самаранок кам мекунад ва эҳтимолияти ихроҷи ногаҳонии газро ҳангоми гармкунӣ кам мекунад. Он инчунин бо якпорчагии беҳтари механикӣ алоқаманд аст. Сохтори зичии графити ултра пастсӯрохӣ одатан муқовимати бештарро ба тарқиш медиҳад, зеро графит даври такрории гармиро аз сар мегузаронад. Ғайр аз ин, сатҳҳои пастсӯрохӣ якпорчагии пӯшиши беҳтаршударо мусоидат мекунанд. Вақте ки SiC ё дигар маводҳои оташгиранда ба ин сатҳҳои графит пӯшонида мешаванд, онҳо ба сатҳи камтарсӯрохӣ хуб часпида мешаванд. Эҳтимол ин аз сабаби наздикии пайванди байни маводи пӯшонидашуда ва графит аст, ки дар навбати худ устуворӣ ва дарозумрии пӯшишҳо ва эҳтимолияти пӯст шудан ё пора шудани онҳоро афзоиш медиҳад. Дар ниҳоят, интихоби графити сӯрохии ултра паст дар сенарияи истеҳсоли ҳаррӯза, дар ҳоле ки хусусияти мавод аст, барои ба даст овардани натиҷаҳои устувор, тоза ва пешгӯишавандаи вафл дар равандҳои эпитаксияи SiC-и баландсифат манфиати хеле мустақим медиҳад.