What Happens to Inert Gases in a CVD Furnace Chamber? A Technical Guide

একজন প্রসেস ইঞ্জিনিয়ার একটি CVD চুল্লির গ্যাস প্যানেল খোলেন, ভর প্রবাহ নিয়ন্ত্রককে 200 sccm আর্গন সেট করেন এবং চেম্বারের চাপ 5 Torr-এ স্থির হতে দেখেন। পরবর্তী দুই ঘন্টার মধ্যে, মোটামুটি 24 স্ট্যান্ডার্ড লিটার আর্গন গরম অঞ্চলের মধ্য দিয়ে যাবে এবং ভ্যাকুয়াম লাইনের মধ্য দিয়ে চলে যাবে। রাসায়নিকভাবে, প্রায় প্রতিটি অণু আউটলেটে অনুরূপ হবে যা খাঁড়িতে ছিল। সিভিডি ফার্নেস চেম্বারের নিষ্ক্রিয় গ্যাসগুলি জমা প্রতিক্রিয়া দ্বারা গ্রাস করা হয় না, তবুও প্রক্রিয়াটি তাদের ছাড়া ব্যর্থ হবে।

সংক্ষিপ্ত উত্তর: চারটি চাকরি, একটি প্রস্থান

CVD ফার্নেস চেম্বারে প্রবেশ করা প্রতিটি নিষ্ক্রিয় গ্যাসের অণু একই ভৌত পথ অনুসরণ করে: ভর প্রবাহ নিয়ন্ত্রকের মাধ্যমে, উত্তপ্ত সাবস্ট্রেটের উপর দিয়ে এবং নির্গমন লাইনের মাধ্যমে ভ্যাকুয়াম পাম্প বা অ্যাবেটমেন্ট সিস্টেমে। পথ ধরে এটি চারটি স্বতন্ত্র কাজ করে।

এই কাজগুলির কোনটিই গ্যাস গ্রাস করে না। নিষ্কাশনে যা পৌঁছায় তা হল নিষ্ক্রিয় গ্যাস নিজেই এবং অপ্রতিক্রিয়াবিহীন অগ্রদূত এবং উপজাত যেমন হাইড্রোজেন ক্লোরাইড বা সিলেনের টুকরো।

অণুগুলো আসলে কোথায় যায়

প্রবেশ, গরম, এবং সম্প্রসারণ

গ্যাসটি একটি ভর প্রবাহ নিয়ন্ত্রকের মাধ্যমে ঘরের তাপমাত্রার কাছাকাছি প্রবেশ করে এবং ইনলেট জোনের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় উত্তপ্ত হয়। একটি গরম-প্রাচীর চুল্লিতে গ্যাসটি স্তরে পৌঁছানোর আগেই প্রসারিত হয় এবং ত্বরান্বিত হয়। এই সম্প্রসারণ ফ্লো প্রোফাইলকে পরিবর্তন করে এবং ওয়েফার বা অংশ জুড়ে অগ্রদূত কতটা অভিন্নভাবে বিতরণ করা হয় তা প্রভাবিত করে।

সীমানা স্তর এবং স্তর পৃষ্ঠ

সাবস্ট্রেটে, একটি পাতলা সীমানা স্তরে বেগ শূন্যে নেমে আসে। ক্রমবর্ধমান ফিল্মে পৌঁছানোর জন্য পূর্ববর্তী অণুগুলি অবশ্যই এই স্তরের মধ্য দিয়ে ছড়িয়ে পড়ে, যখন নিষ্ক্রিয় গ্যাসের অণুগুলি কেবল শোষণ বা প্রতিক্রিয়া ছাড়াই এটির উপর দিয়ে যায়। পাতলা সীমানা স্তরগুলি ফিল্মের অভিন্নতাকে উন্নত করে, তাই জড় প্রবাহ বৃদ্ধিতে সাহায্য করে, তবে শুধুমাত্র যতক্ষণ না অশান্তি বেধের তারতম্য তৈরি করতে শুরু করে। এই ভারসাম্য হল CVD প্রক্রিয়া প্রকৌশলের মূল।

নিষ্কাশন পথ এবং বাসস্থান সময়

সাবস্ট্রেট অতিক্রম করার পরে, নিষ্ক্রিয় গ্যাস একটি ঠান্ডা ফাঁদ, স্ক্রাবার, বা ভ্যাকুয়াম পাম্পের দিকে অপ্রতিক্রিয়াবিহীন অগ্রদূত এবং উপজাত বহন করে। বাসস্থানের সময়, চেম্বারের আয়তনের সাথে প্রবাহের হারের অনুপাত দ্বারা সেট করা, পৃষ্ঠের বিপরীতে গ্যাস পর্যায়ে কতটা অগ্রদূত পচে যায় তা নিয়ন্ত্রণ করে। সংক্ষিপ্ত বসবাসের সময় গ্যাস-ফেজ নিউক্লিয়েশন এবং কণা গঠন দমন করে।

যখন নাইট্রোজেন সত্যিই জড় হয় না

নাইট্রোজেন অনেক প্রক্রিয়ায় জড়ভাবে আচরণ করে, কিন্তু মোটামুটি 900 থেকে 1000 °C এর উপরে তাপমাত্রায় এটি টাইটানিয়াম, অ্যালুমিনিয়াম, সিলিকন এবং অনুরূপ পদার্থের সাথে বিক্রিয়া করে নাইট্রাইড তৈরি করতে পারে। এমনকি প্রতি মিলিয়নে কয়েকটি অংশ ফিল্ম কম্পোজিশন পরিবর্তন করতে পারে। আর্গন এবং হিলিয়াম এই ঝুঁকি সম্পূর্ণভাবে এড়ায়, যে কারণে আর্গন উচ্চ-বিশুদ্ধতা জমার জন্য ডিফল্ট বাহক। যে প্রক্রিয়াগুলি এই স্তরের বায়ুমণ্ডল নিয়ন্ত্রণের দাবি করে তার জন্য একটি চেম্বার প্রয়োজন যা একই অখণ্ডতার সাথে নির্মিত ভ্যাকুয়াম বায়ুমণ্ডল চুল্লি .

ভ্যাকুয়াম বায়ুমণ্ডল চুল্লি প্রস্তুতকারক, সরবরাহকারী, কারখানা Dengsheng যন্ত্র হল চীন ভ্যাকুয়াম বায়ুমণ্ডল চুল্লি প্রস্তুতকারক এবং ভ্যাকুয়াম বায়ুমণ্ডল চুল্লি সরবরাহকারী, কারখানা কাস্টম ভ্যাকুয়াম অফার করে ... পণ্য দেখুন →

নাইট্রোজেন, আর্গন বা হিলিয়াম: একটি ব্যবহারিক তুলনা

নিষ্ক্রিয় গ্যাস নির্বাচন করা হল খরচ, শীতল কার্যক্ষমতা, প্রতিক্রিয়াশীলতা এবং ফিল্মের বিশুদ্ধতার প্রয়োজনীয়তার মধ্যে একটি লেনদেন।

সারণী ব্যাখ্যা করে যে কেন আর্গন উচ্চ-বিশুদ্ধতার সিভিডিকে প্রাধান্য দেয়: এটি মাঝারি খরচ এবং গ্রহণযোগ্য শীতলতার সাথে কম প্রতিক্রিয়াশীলতাকে একত্রিত করে। হিলিয়াম দ্রুত শীতল করার জন্য সংরক্ষিত। নাইট্রোজেন হল অর্থনৈতিক পছন্দ যখন নাইট্রাইড গঠন একটি উদ্বেগ নয়।

লুকানো মেট্রিক্স: প্রবাহ, বসবাসের সময়, এবং তাপ পরিবাহিতা

গ্যাস প্রজাতির বাইরে, তিনটি সংখ্যা নিয়ন্ত্রণ করে চেম্বারের ভিতরে আসলে কী ঘটে: প্রবাহের হার, বসবাসের সময় এবং তাপ পরিবাহিতা।

হিলিয়াম নাইট্রোজেনের তুলনায় প্রায় ছয় গুণ ভালো এবং আর্গনের চেয়ে আট গুণ ভালো তাপ সঞ্চালন করে, যা এটিকে দ্রুততম শীতল গ্যাস করে তোলে। নাইট্রোজেন প্রতি ইউনিট আয়তনে আর্গনের চেয়ে দ্রুত ঠান্ডা হয়, কিন্তু আর্গনের উচ্চ ঘনত্ব এবং কম খরচ এটিকে বেশিরভাগ রেসিপির জন্য ব্যবহারিক ডিফল্ট করে তোলে।

• প্রবাহের হার পূর্ববর্তী ডেলিভারি নিয়ন্ত্রণ করে: সাধারণত বাহক প্রবাহ 50 থেকে 500 sccm পর্যন্ত হয়, যখন purge flow 1000 sccm বা তার বেশি হয়।
• বসবাসের সময়, সাধারণত কয়েক সেকেন্ড, চেম্বারের আয়তনকে ভলিউমেট্রিক প্রবাহ দ্বারা ভাগ করে সমান হয়।
• প্রতিটি অগ্রদূতের আংশিক চাপ তার মোল ভগ্নাংশ গুণের মোট চাপের সমান, তাই নিষ্ক্রিয় তরলীকরণ ফাইন-টিউনস জমার হার।

ব্যবহারিক পরিণতি: প্রদত্ত ফিল্ম বেধের লক্ষ্যের জন্য, নিষ্ক্রিয় প্রবাহকে দ্বিগুণ করা পূর্বসূরীর আংশিক চাপকে অর্ধেক করে এবং জমাকে ধীর করে দেয়, যা সাধারণত ফিল্মের ঘনত্ব এবং ধাপ কভারেজকে উন্নত করে। এই ট্রেড-অফ প্রতিটি প্রক্রিয়া রেসিপি জন্য নথিভুক্ত করা উচিত.

যেখানে জড়-গ্যাস সিভিডি প্রাধান্য পায়

ফিল্ম বিশুদ্ধতা এবং সুনির্দিষ্ট বায়ুমণ্ডল নিয়ন্ত্রণ অ-আলোচনাযোগ্য যেখানেই নিষ্ক্রিয়-গ্যাস সিভিডি ব্যবহার করা হয়। অ্যাপ্লিকেশন বিতরণ সেই অগ্রাধিকার প্রতিফলিত করে।

সেমিকন্ডাক্টর ফ্যাব্রিকেশন সবচেয়ে বড় ভোক্তা হিসাবে রয়ে গেছে কারণ ডিভাইসের জ্যামিতি জমা ফিল্মের বিশুদ্ধতার উপর নির্ভর করে। অপটিক্যাল এবং প্রতিরক্ষামূলক আবরণ নির্মাতারা অভিন্নতা এবং পুনরাবৃত্তিযোগ্যতাকে অগ্রাধিকার দেয়, যার জন্য আগে বর্ণিত প্রবাহ শৃঙ্খলা প্রয়োজন।

অপারেটিং পদ্ধতি: একটি CVD রানে নিষ্ক্রিয় গ্যাস

উপরে বর্ণিত আচরণের উপর ভিত্তি করে একটি সিভিডি চেম্বারে নিষ্ক্রিয় গ্যাস চালানোর জন্য একটি ফিল্ড চেকলিস্ট ছয়টি ধাপ অনুসরণ করে।

গবেষণা-স্কেল CVD-এর জন্য, ভ্যাকুয়াম ক্ষমতা সহ একটি উদ্দেশ্য-নির্মিত টিউব ফার্নেস হল সবচেয়ে সাধারণ কনফিগারেশন। আ অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট ভ্যাকুয়াম টিউব চুল্লি একাধিক তাপমাত্রা অঞ্চল সহ পুনরুত্পাদনযোগ্য ছায়াছবির জন্য প্রয়োজনীয় পরিষ্কার বায়ুমণ্ডল এবং অভিন্ন গরম অঞ্চল সরবরাহ করে। আর্দ্রতা-সংবেদনশীল সাবস্ট্রেটগুলি পরিচালনা করে এমন ল্যাবরেটরিগুলি প্রায়শই একটি যোগ করে নাইট্রোজেন-ভরা শুকানোর চুলা পরিষ্কার এবং লোড করার মধ্যে প্রাক-বেকিংয়ের জন্য। টিউব এবং বক্স ফরম্যাটের মধ্যে স্থানান্তর করতে হবে এমন দলগুলির জন্য, উচ্চ-তাপমাত্রার চুল্লি সিরিজ উভয় সরঞ্জামের একক পরিবারে কভার করে।

নাইট্রোজেন-ভরা শুকানোর ওভেন প্রস্তুতকারক, সরবরাহকারী, কারখানা চীন নাইট্রোজেন-ভরা শুকানোর ওভেন প্রস্তুতকারক হিসাবে, কাস্টম নাইট্রোজেন-ভরা শুকানোর ওভেন সরবরাহকারী এবং কারখানা, ডেংশেং কাস্টম নাইট্র অফার করে ... পণ্য দেখুন →

1200℃ 1400℃ 1700℃ ভ্যাকুয়াম টিউব ফার্নেস প্রস্তুতকারক, কারখানা চীন ভ্যাকুয়াম টিউব ফার্নেস প্রস্তুতকারক এবং ভ্যাকুয়াম টিউব ফার্নেস ফ্যাক্টরি হিসাবে, ডেংশেং ইন্সট্রুমেন্ট কাস্টম 1200℃ 1400℃ 1700℃ ভ্যাকুয়াম তু... পণ্য দেখুন →

রক্ষণাবেক্ষণ, নিরাপত্তা, এবং সম্মতি

নিষ্ক্রিয় গ্যাসগুলি পরিচালনা করা সহজ, তবে যে সিস্টেমগুলি তাদের সরবরাহ করে সেগুলি চুল্লির মতো একই কঠোরতার দাবি করে। গ্যাসের বিশুদ্ধতা, ফুটো অখণ্ডতা, এবং নিষ্কাশন চিকিত্সা নির্ধারণ করে যে একটি CVD প্রক্রিয়া অপারেশনের কয়েক মাস ধরে স্পেসিফিকেশনের মধ্যে থাকে কিনা।

জমা করার জন্য 99.999% (ফাইভ নাইন) বিশুদ্ধতা বা তার বেশি ব্যবহার করুন, অক্সিজেন এবং আর্দ্রতা 1 পিপিএম বা তার নিচে যাচাই করা হয়। নিম্ন-গ্রেডের গ্যাস জলের প্রবর্তন করে যা ফিল্মগুলিকে অক্সিডাইজ করে এবং একটি পরিমাপযোগ্য মার্জিন দ্বারা জমা গতিবিদ্যাকে স্থানান্তরিত করে।

একটি নিয়মিত সময়সূচীতে হিলিয়াম ভর স্পেকট্রোমিটারের সাহায্যে চেম্বার এবং গ্যাসের লাইন চেক করুন, কমপক্ষে 10⁻⁹ mbar·L/s এর সংবেদনশীলতা লক্ষ্য করে। ছোট বায়ু ফুটো অব্যক্ত ফিল্ম দূষণের সবচেয়ে সাধারণ কারণ।

চেম্বার থেকে নিষ্কাশন গ্যাস ক্ষয়কারী বা বিষাক্ত উপজাত ধারণ করতে পারে। একটি স্ক্রাবার বা অবসান সিস্টেমে নিষ্কাশন রুট করুন এবং স্থানীয় পরিবেশগত নিয়মাবলী যাচাই করুন। একটি ঠান্ডা ফাঁদ ভ্যাকুয়াম পাম্পকে ঘনীভূত প্রজাতি থেকে রক্ষা করে।

নাইট্রোজেন এবং আর্গন সীমিত স্থানগুলিতে শ্বাসরোধের ঝুঁকি উপস্থাপন করে, তাই একাধিক গ্যাস সিলিন্ডার ধারণ করে এমন কক্ষে অক্সিজেন হ্রাস মনিটর ইনস্টল করুন। যখন অগ্রদূতগুলি দাহ্য হয়, তখন গ্যাস ট্রেনটিকে বাকি সুবিধাগুলির মতো একই বিস্ফোরণ-সুরক্ষা মান পূরণ করতে হবে। একটি পর্যালোচনা কেন নির্মাতাদের বিস্ফোরণ-প্রমাণ সরঞ্জামের কোণ কাটা উচিত নয় ক্রয়ের আগে একটি উপযুক্ত স্পেসিফিকেশন সংজ্ঞায়িত করতে সাহায্য করে।

রাসায়নিকভাবে বলতে গেলে নিষ্ক্রিয় গ্যাসগুলি একটি সিভিডি চেম্বার থেকে ঠিক যেমন প্রবেশ করে। প্রক্রিয়াটির মূল্য হল সিলিন্ডার এবং নিষ্কাশনের মধ্যে কতটা যত্ন সহকারে পরিচালিত হয়৷