જેમ જેમ પાતળા-ફિલ્મ એપ્લિકેશનો વિકસિત થતી રહે છે, તેમ તેમ એક જ કોટિંગ સ્તર ઘણીવાર ઓપ્ટિકલ કામગીરી, વિદ્યુત વાહકતા, વસ્ત્રો પ્રતિકાર, કાટ પ્રતિકાર, પર્યાવરણીય સ્થિરતા, સપાટી ઊર્જા અને સુશોભન દેખાવની સંયુક્ત જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવા માટે પૂરતું નથી. ઘણા અદ્યતન ઉત્પાદનોમાં, જરૂરી કામગીરી બહુસ્તરીય ફિલ્મ સ્ટેક દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે જેમાં દરેક સ્તર ચોક્કસ કાર્ય કરે છે અને તેની ઉપર અને નીચેના સ્તરો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે.
લાક્ષણિક રચનાઓમાં સંલગ્નતા સ્તર, ધાતુ અથવા ડાઇલેક્ટ્રિક કાર્યાત્મક સ્તર, ઓપ્ટિકલ ગોઠવણ સ્તર, પ્રસરણ અવરોધ, સખત રક્ષણાત્મક સ્તર અને ઓછી સપાટી-ઊર્જા ટોપકોટનો સમાવેશ થઈ શકે છે. ઓપ્ટિકલ એપ્લિકેશન્સમાં, ટ્રાન્સમિટન્સ, પ્રતિબિંબ, રંગ અને વર્ણપટ પ્રતિભાવને નિયંત્રિત કરવા માટે વૈકલ્પિક ઉચ્ચ અને નીચા-પ્રત્યાવર્તન-ઇન્ડેક્સ સામગ્રીનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. ઇલેક્ટ્રોનિક અને ફોટોવોલ્ટેઇક એપ્લિકેશન્સમાં, પારદર્શક વાહક ઓક્સાઇડ, ધાતુ ઇલેક્ટ્રોડ, બફર સ્તરો અને અવરોધ સ્તરોને ક્રમિક રીતે જમા કરવાની જરૂર પડી શકે છે. ઓટોમોટિવ અને ગ્રાહક-ઇલેક્ટ્રોનિક્સ એપ્લિકેશનોમાં, ધાતુકૃત સ્તરોને રક્ષણાત્મક કોટિંગ્સ, બિન-વાહક વેક્યુમ મેટલાઇઝેશન સ્તરો, હીરા જેવા કાર્બન કોટિંગ્સ અથવા એન્ટિ-ફિંગરપ્રિન્ટ સ્તરો સાથે જોડી શકાય છે.
આ બહુસ્તરીય પ્રણાલીઓનું પ્રદર્શન ફક્ત દરેક વ્યક્તિગત સામગ્રી સફળતાપૂર્વક જમા થઈ શકે છે કે નહીં તેના પર આધાર રાખતું નથી. તે સમગ્ર વેક્યુમ કોટિંગ સિસ્ટમ સંપૂર્ણ કોટિંગ ચક્ર દરમ્યાન વેક્યુમ સ્થિતિઓ, ડિપોઝિશન સ્ત્રોતો, પ્રક્રિયા વાયુઓ, સબસ્ટ્રેટ ગતિ, તાપમાન, બાયસ વોલ્ટેજ, ફિલ્મ-જાડાઈ દેખરેખ અને સ્તર-સંક્રમણ સમયનું સંકલન કરી શકે છે કે કેમ તેના પર આધાર રાખે છે.
આ કારણોસર, મલ્ટિલેયર ફંક્શનલ-ફિલ્મ ડિપોઝિશનને અનેક સિંગલ-લેયર પ્રક્રિયાઓના સરળ પુનરાવર્તન તરીકે ન સમજવું જોઈએ. તે ચોક્કસ સાધનો સંકલન પર આધારિત સિસ્ટમ-સ્તરનું ઉત્પાદન કાર્ય છે.
ફિલ્મ સ્ટેકને સતત પ્રક્રિયા તરીકે ગણવી જોઈએ.
બહુસ્તરીય કોટિંગમાં, એક સ્તર પૂર્ણ થવું એ બીજા સ્તરની શરૂઆતની સ્થિતિ પણ છે. સપાટીની રચના, ખરબચડીપણું, તાપમાન, અવશેષ તણાવ, શોષિત ગેસ, પ્લાઝ્મા એક્સપોઝર અને ઇન્ટરફેસ દૂષણ આ બધા પછીના સ્તરના ન્યુક્લિયેશન અને વૃદ્ધિને અસર કરી શકે છે.
એક સ્તર જે તેની સ્વતંત્ર જાડાઈ અથવા રચના લક્ષ્યને પૂર્ણ કરે છે તે હજુ પણ સંપૂર્ણ ફિલ્મ સ્ટેક માટે સમસ્યાઓ ઊભી કરી શકે છે. ગાઢ કાર્યાત્મક સ્તરના નિક્ષેપણ દરમિયાન વધુ પડતો આયન બોમ્બમારો સંકુચિત તાણ વધારી શકે છે. બે સ્તરો વચ્ચે લાંબા સમય સુધી રાહ જોવાનો સમયગાળો શેષ વાયુઓને સપાટી પર શોષી લેવાની મંજૂરી આપી શકે છે. અયોગ્ય પ્રતિક્રિયાશીલ-ગેસ સ્વિચિંગ ક્રોસ-પ્રદૂષણ અથવા અસ્થિર સંયોજન રચનાનું કારણ બની શકે છે. વધુ પડતી સબસ્ટ્રેટ ગરમી સબસ્ટ્રેટની થર્મલ સહિષ્ણુતા કરતાં વધીને અથવા અગાઉ જમા થયેલા સ્તરોને ઘટાડીને એક સ્તરની ઘનતામાં સુધારો કરી શકે છે.
તેથી, નિયંત્રણ પ્રણાલીએ ફિલ્મ સ્ટેકને સ્વતંત્ર ડિપોઝિશન પગલાંના સંગ્રહ તરીકે નહીં, પરંતુ એક સતત પ્રક્રિયા તરીકે સંચાલિત કરવું જોઈએ. દરેક સ્તરમાં સ્પષ્ટ રીતે વ્યાખ્યાયિત પ્રવેશ શરતો, ડિપોઝિશન શરતો, સમાપ્તિ માપદંડ અને સંક્રમણ શરતો હોવી જોઈએ.
આગલું સ્તર શરૂ થાય તે પહેલાં, સાધનોને ખાતરી કરવાની જરૂર પડી શકે છે કે ચેમ્બરનું દબાણ, અવશેષ ગેસ સ્તર, સબસ્ટ્રેટ તાપમાન, લક્ષ્ય સ્થિતિ, ગેસ રચના, પાવર સપ્લાય સ્થિતિ અને સબસ્ટ્રેટ સ્થિતિ નિર્દિષ્ટ પ્રક્રિયા વિંડો પર પહોંચી ગઈ છે. આ શરતી અમલીકરણ તર્ક ફક્ત નિશ્ચિત સમય ક્રમ અનુસાર સ્તરો બદલવા કરતાં વધુ વિશ્વસનીય છે.
જટિલ સ્ટેક્સ માટે, પ્રક્રિયા વાનગીઓમાં પ્લાઝ્મા સફાઈ, આયન સક્રિયકરણ, ગેસ શુદ્ધિકરણ, સ્ત્રોત શિલ્ડિંગ, શટર સ્વિચિંગ, પાવર રેમ્પિંગ, સબસ્ટ્રેટ કૂલિંગ અથવા નિયંત્રિત રાહ જોવા જેવી આંતરસ્તરીય કામગીરી પણ હોવી જોઈએ. આ સંક્રમણ કામગીરી કોટિંગ પ્રક્રિયાના આવશ્યક ભાગો છે કારણ કે તે ઇન્ટરફેસ સંલગ્નતા, રાસાયણિક રચના, ખરબચડી પ્રચાર અને અવશેષ તણાવને સીધી અસર કરે છે.
વેક્યુમ-સિસ્ટમ કોઓર્ડિનેશન સામાન્ય પ્રક્રિયાનો પાયો સ્થાપિત કરે છે
બહુસ્તરીય માળખામાં બધા સ્તરો સમાન શૂન્યાવકાશ વાતાવરણ ધરાવે છે, પરંતુ વિવિધ સામગ્રી અને નિક્ષેપન પ્રક્રિયાઓ માટે વિવિધ કાર્યકારી દબાણ, ગેસ રચના, પમ્પિંગ ગતિ અને દૂષણ-નિયંત્રણ વ્યૂહરચનાઓ જરૂરી હોઈ શકે છે.
ડિપોઝિશન શરૂ થાય તે પહેલાં વેક્યુમ સિસ્ટમે પહેલા પૂરતું સ્વચ્છ અને સ્થિર બેઝ પ્રેશર પૂરું પાડવું જોઈએ. પાણીની વરાળ, ઓક્સિજન, હાઇડ્રોકાર્બન અને શેષ પ્રક્રિયા વાયુઓ ફિલ્મ શુદ્ધતા, સંલગ્નતા, ઓપ્ટિકલ શોષણ, વિદ્યુત પ્રતિકારકતા અને ઇન્ટરફેસ સ્થિરતાને અસર કરી શકે છે. ભેજ- અથવા ઓક્સિજન-સંવેદનશીલ સ્તરો માટે, શેષ ગેસ રચનામાં નાનો ફેરફાર પણ સ્ટેકના અંતિમ ગુણધર્મોને બદલી શકે છે.
જોકે, ચેમ્બરમાં શક્ય તેટલું ઓછું દબાણ હંમેશા એકમાત્ર ઉદ્દેશ્ય નથી. ડિપોઝિશન દરમિયાન, સિસ્ટમે ગેસ ઇનપુટ અને અસરકારક પમ્પિંગ ગતિ વચ્ચે યોગ્ય ગતિશીલ સંતુલન જાળવવું આવશ્યક છે. દબાણ-નિયંત્રણ વાલ્વ, વેક્યુમ પંપ, માસ ફ્લો નિયંત્રકો, ગેસ-વિતરણ પ્રણાલી અને ચેમ્બર વાહકતા દરેક સ્તરમાં સ્થિર પ્રક્રિયા દબાણ જાળવવા માટે સાથે મળીને કામ કરવા જોઈએ.
જ્યારે પ્રક્રિયા મેટાલિક સ્પટરિંગથી રિએક્ટિવ સ્પટરિંગમાં બદલાય છે, અથવા આર્ગોન પ્લાઝ્મા ક્લિનિંગથી ઓક્સિજન- અથવા નાઇટ્રોજન-સહાયિત ડિપોઝિશનમાં બદલાય છે, ત્યારે ચેમ્બર વાતાવરણ તાત્કાલિક બદલી શકાતું નથી. નિયંત્રણ પ્રણાલીએ ગેસ નિવાસ સમય, દિવાલ શોષણ, લક્ષ્ય પ્રતિક્રિયા અને પમ્પિંગ સિસ્ટમની પ્રતિભાવ લાક્ષણિકતાઓનો હિસાબ રાખવો જોઈએ. નબળી રીતે નિયંત્રિત સંક્રમણ આગામી સ્તરની શરૂઆત અસ્થિર ગેસ રચના હેઠળ જમા થવાનું કારણ બની શકે છે.
આ મુદ્દો ખાસ કરીને પ્રતિક્રિયાશીલ મેગ્નેટ્રોન સ્પટરિંગમાં મહત્વપૂર્ણ છે. પ્રતિક્રિયાશીલ સ્પટરિંગ સિસ્ટમ્સ પ્રતિક્રિયાશીલ-ગેસ પ્રવાહ, લક્ષ્ય સપાટીની સ્થિતિ, ડિસ્ચાર્જ વોલ્ટેજ, ડિપોઝિશન રેટ અને ફિલ્મ સ્ટોઇકિયોમેટ્રી વચ્ચે બિન-રેખીય સંબંધ પ્રદર્શિત કરી શકે છે. યોગ્ય પ્રતિસાદ નિયંત્રણ વિના ધાતુ અને ઝેરી લક્ષ્ય સ્થિતિઓ વચ્ચે સંક્રમણની નજીક કામગીરી અસ્થિર બની શકે છે. તેથી પ્રક્રિયાને સ્થિર કરવા માટે આંશિક-દબાણ દેખરેખ, પ્લાઝ્મા-ઉત્સર્જન દેખરેખ, લક્ષ્ય-વોલ્ટેજ પ્રતિસાદ અને ઉચ્ચ-પ્રતિભાવ માસ પ્રવાહ નિયમનને એકીકૃત કરી શકાય છે.
મલ્ટી-ચેમ્બર અથવા ઇન-લાઇન કોટિંગ સિસ્ટમ્સમાં, વેક્યુમ કોઓર્ડિનેશનમાં નજીકના પ્રક્રિયા ઝોન વચ્ચે દબાણ અલગતાનો પણ સમાવેશ થાય છે. લોડ-લોક ચેમ્બર, બફર ચેમ્બર, ટ્રાન્સફર ચેમ્બર, સ્લિટ વાલ્વ, ડિફરન્શિયલ પમ્પિંગ સેક્શન અને ગેસ-સેપરેશન સ્ટ્રક્ચર ક્રોસ-પ્રદૂષણ ઘટાડી શકે છે અને સ્વતંત્ર વાતાવરણ હેઠળ વિવિધ સ્તરોને જમા કરવાની મંજૂરી આપી શકે છે.
રોલ-ટુ-રોલ અને સતત ઇન-લાઇન સિસ્ટમ્સ માટે, પડોશી કોટિંગ ઝોનમાં વિવિધ ધાતુ, ડાઇલેક્ટ્રિક અથવા પ્રતિક્રિયાશીલ પ્રક્રિયાઓ હોઈ શકે છે. એક પ્રક્રિયા વિભાગને બીજાને પ્રભાવિત કરતા અટકાવવા માટે ગેસ અલગીકરણ, નિયંત્રિત પમ્પિંગ, સબસ્ટ્રેટ તાપમાન વ્યવસ્થાપન અને ઇન-સીટુ માપન એકસાથે કાર્ય કરવા જોઈએ.
ડિપોઝિશન સ્ત્રોતો, પાવર સપ્લાય અને ગેસ ડિલિવરી એક સિસ્ટમ તરીકે કાર્ય કરવા જોઈએ.
મલ્ટિલેયર ફંક્શનલ ફિલ્મોને એક જ ઉપકરણ પ્લેટફોર્મમાં અનેક ડિપોઝિશન ટેકનોલોજીની જરૂર પડી શકે છે. એપ્લિકેશનના આધારે, સિસ્ટમ DC મેગ્નેટ્રોન સ્પટરિંગ, પલ્સ્ડ DC સ્પટરિંગ, મિડ-ફ્રિકવન્સી સ્પટરિંગ, રેડિયો-ફ્રિકવન્સી સ્પટરિંગ, HiPIMS, થર્મલ ઇવોપીરેશન, ઇલેક્ટ્રોન-બીમ ઇવોપીરેશન, આયન-સહાયિત ડિપોઝિશન, PECVD અથવા સ્પેશિયલ ALD ને એકીકૃત કરી શકે છે.
દરેક સ્ત્રોતની પોતાની ઇગ્નીશન લાક્ષણિકતાઓ, પાવર પ્રતિભાવ, ડિપોઝિશન-રેટ વર્તણૂક, થર્મલ લોડ, પ્લાઝ્મા વિતરણ અને સામગ્રી-ઉપયોગ પેટર્ન હોય છે. સ્થિર બહુસ્તરીય ઉત્પાદન ફક્ત કેટલા સ્ત્રોતો સ્થાપિત છે તેના બદલે આ સ્ત્રોતો કેવી રીતે સંકલિત થાય છે તેના પર આધાર રાખે છે.
ઉત્પાદન ડિપોઝિશન માટે લક્ષ્યનો ઉપયોગ થાય તે પહેલાં, સિસ્ટમને શટર બંધ રાખીને પ્રી-સ્પટરિંગ અથવા લક્ષ્ય કન્ડીશનીંગ કરવાની જરૂર પડી શકે છે. આ સપાટીના દૂષણને દૂર કરે છે અને લક્ષ્ય વોલ્ટેજ, ડિસ્ચાર્જ કરંટ અને ડિપોઝિશન દરને સ્થિર કરે છે. એક સામગ્રીથી બીજી સામગ્રીમાં સ્વિચ કરતી વખતે, સ્રોત કવચ, શટર સ્થિતિ, ગેસ રચના, પાવર રેમ્પ અને સબસ્ટ્રેટ સ્થિતિ યોગ્ય ક્રમમાં ચલાવવામાં આવવી જોઈએ.
પાવર સપ્લાય હંમેશા શૂન્યથી સીધા અંતિમ સેટપોઇન્ટ પર સ્વિચ ન કરવા જોઈએ. નિયંત્રિત રેમ્પ-અપ અને રેમ્પ-ડાઉન સિક્વન્સ અસામાન્ય ડિસ્ચાર્જ, કણોનું ઉત્પાદન, થર્મલ શોક અને આર્ક ઇવેન્ટ્સને ઘટાડી શકે છે. પ્રતિક્રિયાશીલ પ્રક્રિયાઓ માટે, પાવર નિયમનને ગેસ પ્રવાહ અને પમ્પિંગ પ્રતિભાવ સાથે પણ સંકલિત કરવું આવશ્યક છે જેથી લક્ષ્યને ઝડપથી અસ્થિર ઓપરેટિંગ ક્ષેત્રમાં ન લઈ જવામાં આવે.
હાઇબ્રિડ ડિપોઝિશન સિસ્ટમમાં, સંકલન વધુ મહત્વપૂર્ણ બની જાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, ધાતુનું સ્તર DC મેગ્નેટ્રોન સ્પટરિંગ દ્વારા જમા થઈ શકે છે, જ્યારે ડાઇલેક્ટ્રિક સ્તરને સ્પંદિત DC, મધ્ય-આવર્તન અથવા RF ઉત્તેજનાની જરૂર પડે છે. PECVD દ્વારા રક્ષણાત્મક પોલિમર જેવું સ્તર પછીથી જમા થઈ શકે છે. પ્રક્રિયા નિયંત્રકે એક રેસીપીમાં વિવિધ પાવર આર્કિટેક્ચર, મેચિંગ નેટવર્ક્સ, ગેસ-ડિલિવરી ચેનલો, પ્લાઝ્મા ઇગ્નીશન સ્થિતિઓ અને સલામતી ઇન્ટરલોકનું સંચાલન કરવું આવશ્યક છે.
સાધનોએ અનિચ્છનીય સ્ત્રોત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને પણ અટકાવવી જોઈએ. એકસાથે કાર્યરત કેથોડ્સ પ્લાઝ્મા ઘનતા, ચેમ્બર સંભવિતતા, પ્રતિક્રિયાશીલ-ગેસ વપરાશ અને સ્થાનિક સબસ્ટ્રેટ ગરમીને પ્રભાવિત કરી શકે છે. જો સહ-નિકાલ માટે બહુવિધ સ્ત્રોતોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, તો રચના નિયંત્રણ તેમના વ્યક્તિગત નિકાલ દરો વચ્ચેના સ્થિર ગુણોત્તર પર આધાર રાખે છે. આ માટે સ્વતંત્ર પાવર પ્રતિસાદ, કેલિબ્રેટેડ નિકાલ-દર મોડેલો અથવા બંધ-લૂપ રચના દેખરેખની જરૂર પડી શકે છે.
ગેસ-વિતરણ ડિઝાઇન પણ એટલી જ મહત્વપૂર્ણ છે. કુલ ગેસ પ્રવાહ ફક્ત ફિલ્મ એકરૂપતા અથવા સ્ટોઇકિયોમેટ્રી નક્કી કરતું નથી. ગેસ ઇનલેટ્સ, પમ્પિંગ પોર્ટ્સ, કેથોડ્સ, સબસ્ટ્રેટ કેરિયર્સ અને ચેમ્બર શિલ્ડ્સની સ્થિતિ સ્થાનિક ગેસ સાંદ્રતા અને પ્લાઝ્મા પર્યાવરણ નક્કી કરે છે. તેથી, યાંત્રિક ડિઝાઇન પૂર્ણ થયા પછી ઉમેરવાને બદલે, ઉપકરણ નિયંત્રણ વ્યૂહરચના ચેમ્બર માળખા અને સ્ત્રોત લેઆઉટ સાથે મળીને વિકસાવવામાં આવવી જોઈએ.
સબસ્ટ્રેટ ગતિ એકરૂપતા, સ્તરની જાડાઈ અને થર્મલ લોડનું સંકલન કરે છે
સબસ્ટ્રેટ-ગતિ પ્રણાલી બહુસ્તરીય નિક્ષેપણનો એક કેન્દ્રિય ભાગ છે કારણ કે તે નક્કી કરે છે કે દરેક સપાટી ક્ષેત્ર નિક્ષેપણ પ્રવાહ, પ્લાઝ્મા, ગરમી અને પ્રતિક્રિયાશીલ-વાયુ વાતાવરણના સંપર્કમાં કેવી રીતે આવે છે.
બેચ કોટિંગ સાધનોમાં, સપાટ, વક્ર અથવા ત્રિ-પરિમાણીય વર્કપીસ પર કોટિંગ એકરૂપતાને સુધારવા માટે સબસ્ટ્રેટ પરિભ્રમણ, ક્રાંતિ, ગ્રહોની ગતિ, ઓસિલેશન અથવા બહુ-અક્ષ ગતિનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. સતત સિસ્ટમોમાં, પરિવહન ગતિ અને પ્રક્રિયા ઝોન વચ્ચે સુમેળ સીધા જ ડિપોઝિશન સમય અને સંચિત સ્તરની જાડાઈ નક્કી કરે છે.
દરેક સ્તર માટે ગતિ વ્યૂહરચના સ્વતંત્ર રીતે ડિઝાઇન કરી શકાતી નથી. ધાતુના સ્તર માટે યોગ્ય ગતિ અથવા માર્ગ અલગ ડિપોઝિશન વિતરણવાળા ડાઇલેક્ટ્રિક સ્તર માટે શ્રેષ્ઠ ન પણ હોય. તેવી જ રીતે, એક નિશ્ચિત ગ્રહ પરિભ્રમણ ગુણોત્તર જટિલ ત્રિ-પરિમાણીય ભાગો પર વિવિધ પ્લાઝ્મા-એક્સપોઝર ઇતિહાસ બનાવતી વખતે સારી સરેરાશ જાડાઈ એકરૂપતા ઉત્પન્ન કરી શકે છે.
કંટ્રોલરે સબસ્ટ્રેટ પોઝિશનને સોર્સ પાવર, શટર સ્ટેટ, ગેસ ફ્લો અને લેયર એન્ડપોઇન્ટ સાથે સંકલન કરવું આવશ્યક છે. ડિપોઝિશન ત્યારે જ શરૂ થવું જોઈએ જ્યારે સબસ્ટ્રેટ કેરિયર નિર્ધારિત કોટિંગ ઝોનમાં પ્રવેશ કરે અને સ્થિર ગતિ સ્થિતિમાં પહોંચે. જ્યારે લેયર પૂર્ણ થાય, ત્યારે સ્થાનિક ઓવરકોટિંગને રોકવા માટે સોર્સ પાવર અથવા શટર પોઝિશન ચોક્કસ કોણીય સ્થિતિમાં બદલવાની જરૂર પડી શકે છે.
સબસ્ટ્રેટ સપાટી પર જાડાઈ વિતરણ અને પુનરાવર્તિતતા સુધારવા માટે ચોકસાઇ ઓપ્ટિકલ કોટિંગ સાધનોમાં ગ્રહોના પરિભ્રમણ અને નિયંત્રિત સબસ્ટ્રેટ ચળવળનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે.
મોટા-ક્ષેત્રના કાચ, સેમિકન્ડક્ટર વેફર્સ, લવચીક સબસ્ટ્રેટ્સ અને સતત વેબ સામગ્રી માટે, ગતિ સ્થિરતા ફિલ્મ-જાડાઈ નિયંત્રણ લૂપનો ભાગ બની જાય છે. પરિવહન ગતિ, ડ્રમ તાપમાન, વેબ ટેન્શન, વાહક અંતર અથવા સ્ટોપ પોઝિશનમાં ભિન્નતા જાડાઈના વિચલનો, રંગ તફાવત, બિન-સમાન શીટ પ્રતિકાર અથવા અસંગત ઓપ્ટિકલ પ્રદર્શનમાં પરિણમી શકે છે.
થર્મલ મેનેજમેન્ટને સબસ્ટ્રેટ હિલચાલ સાથે પણ સમન્વયિત કરવું આવશ્યક છે. બાષ્પીભવન સ્ત્રોતોમાંથી કિરણોત્સર્ગ, આયન બોમ્બાર્ડમેન્ટ, પ્લાઝ્મા હીટિંગ અને કન્ડેન્સેશન ઊર્જા લાંબા બહુસ્તરીય પ્રક્રિયા દરમિયાન સબસ્ટ્રેટ તાપમાનમાં ક્રમશઃ વધારો કરી શકે છે. જો સાધનો સંચિત પ્રક્રિયા ગરમીને ધ્યાનમાં લીધા વિના ફક્ત હીટર આઉટપુટને નિયંત્રિત કરે છે, તો વાસ્તવિક સબસ્ટ્રેટ તાપમાન રેસીપી સેટપોઇન્ટથી નોંધપાત્ર રીતે વિચલિત થઈ શકે છે.
તેથી, સિસ્ટમે સમગ્ર સ્ટેકના થર્મલ બજેટ અનુસાર ગરમી, ઠંડક, સબસ્ટ્રેટ ગતિ, ડિપોઝિશન પાવર અને રાહ જોવાના સમયગાળાનું સંકલન કરવું જોઈએ. ગરમી-સંવેદનશીલ સબસ્ટ્રેટ અથવા તાપમાન-સંવેદનશીલ ફિલ્મ માળખા માટે તાપમાન-નિયંત્રિત ડ્રમ્સ, બેકસાઇડ કૂલિંગ, કેરિયર કૂલિંગ, સ્ટેજ્ડ હીટિંગ પ્રોફાઇલ્સ અને ઇન્ટરલેયર કૂલિંગ સ્ટેપ્સની જરૂર પડી શકે છે.
ઇન-સીટુ મોનિટરિંગ ડિઝાઇન કરેલા સ્ટેકને ડિપોઝિટેડ સ્ટેક સાથે જોડે છે
બહુસ્તરીય ફિલ્મ ડિઝાઇન દરેક સ્તરની સૈદ્ધાંતિક જાડાઈ, રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ, રચના અને ક્રમને વ્યાખ્યાયિત કરે છે. બદલાતી ઉત્પાદન પરિસ્થિતિઓ હેઠળ સાધનોએ આ ડિઝાઇનને વાસ્તવિક કોટિંગ સ્ટેકમાં રૂપાંતરિત કરવી આવશ્યક છે.
લક્ષ્યનું ધોવાણ થાય છે, બાષ્પીભવન સ્ત્રોત ભૂમિતિમાં ફેરફાર કરે છે, ચેમ્બર શિલ્ડ કોટિંગ એકઠા કરે છે અથવા પ્રતિક્રિયાશીલ-ગેસ સ્થિતિઓ ડ્રિફ્ટ થાય છે તેમ ડિપોઝિશન રેટ બદલાઈ શકે છે. તેથી, ફક્ત નિશ્ચિત સમયનો ઉપયોગ કરીને દરેક સ્તરને નિયંત્રિત કરવાથી સૈદ્ધાંતિક અને વાસ્તવિક સ્ટેક વચ્ચેનો તફાવત ધીમે ધીમે વધી શકે છે.
ક્વાર્ટઝ ક્રિસ્ટલ માઇક્રોબેલેન્સનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ડિપોઝિશન રેટ અને સંચિત ભૌતિક જાડાઈનું નિરીક્ષણ કરવા માટે થાય છે. મલ્ટિલેયર ઓપ્ટિકલ કોટિંગ્સ માટે, ડાયરેક્ટ ઓપ્ટિકલ મોનિટરિંગ વધતી ફિલ્મના ઓપ્ટિકલ પ્રતિભાવ વિશે વધારાની માહિતી પ્રદાન કરી શકે છે. સિસ્ટમ પર આધાર રાખીને, ટ્રાન્સમિટન્સ, રિફ્લેક્ટન્સ અથવા બ્રોડબેન્ડ સ્પેક્ટ્રલ પ્રતિભાવને સિટુમાં માપી શકાય છે.
ઓપ્ટિકલ મોનિટરિંગ ખાસ કરીને મૂલ્યવાન છે કારણ કે ઓપ્ટિકલ સ્ટેકનું અંતિમ પ્રદર્શન ફક્ત ભૌમિતિક જાડાઈને બદલે ઓપ્ટિકલ જાડાઈ પર આધાર રાખે છે. સિસ્ટમ દરેક સ્તરને તેના માપેલા ઓપ્ટિકલ પ્રતિભાવ અનુસાર સમાપ્ત કરી શકે છે અને, વધુ અદ્યતન વ્યૂહરચનામાં, અનુગામી સ્તરોની જાડાઈને સમાયોજિત કરીને નાના વિચલનો માટે વળતર આપી શકે છે.
આધુનિક ઓપ્ટિકલ મોનિટરિંગ સિસ્ટમ્સ ફરતા સબસ્ટ્રેટ ધારકો પર સીધા જ બહુસ્તરીય વૃદ્ધિને માપી શકે છે અને વ્યક્તિગત સ્તરો માટે અંતિમ બિંદુ નિયંત્રણ પ્રદાન કરી શકે છે.
વાહક, સેમિકન્ડક્ટર અને ઉર્જા-સંબંધિત કોટિંગ્સ માટે, ઇન-સીટુ મોનિટરિંગમાં સ્પેક્ટ્રોસ્કોપિક એલિપ્સોમેટ્રી, પ્લાઝ્મા-ઉત્સર્જન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી, શેષ ગેસ વિશ્લેષણ, શીટ-પ્રતિકાર માપન અથવા અન્ય પ્રક્રિયા-વિશિષ્ટ સેન્સરનો સમાવેશ થઈ શકે છે. મોનિટરિંગ પદ્ધતિ પ્રક્રિયા વિવિધતા પ્રત્યે સૌથી વધુ સંવેદનશીલ કાર્યાત્મક લાક્ષણિકતા અનુસાર પસંદ કરવી જોઈએ.
વિશ્વસનીય મોનિટરિંગ સિસ્ટમ માટે ફક્ત સેન્સર ઇન્સ્ટોલ કરવા કરતાં વધુ જરૂરી છે. સેન્સરની સ્થિતિ, ટૂલિંગ ફેક્ટર, ઓપ્ટિકલ પાથ, સિગ્નલ ફિલ્ટરિંગ, કેલિબ્રેશન ફ્રીક્વન્સી, શટર ટાઇમિંગ અને ડેટા સિંક્રનાઇઝેશન, આ બધું માપનની ચોકસાઈને અસર કરે છે. નિયંત્રકે સ્તર વૃદ્ધિને કારણે થતા સામાન્ય સિગ્નલ ફેરફારો અને પ્લાઝ્મા વધઘટ, સેન્સર કોટિંગ, સ્ત્રોત અસ્થિરતા અથવા સબસ્ટ્રેટ હિલચાલને કારણે થતા અસામાન્ય ફેરફારો વચ્ચે તફાવત કરવો આવશ્યક છે.
સૌથી અસરકારક નિયંત્રણ વ્યૂહરચના સામાન્ય રીતે ફીડફોરવર્ડ અને ફીડબેક લોજિકને જોડે છે. ફીડફોરવર્ડ નિયંત્રણ પ્રારંભિક પરિમાણ સેટિંગ્સ નક્કી કરવા માટે કેલિબ્રેટેડ પ્રક્રિયા મોડેલો, લક્ષ્ય-જીવન વળતર અને જાણીતી ચેમ્બર પરિસ્થિતિઓનો ઉપયોગ કરે છે. પ્રતિસાદ નિયંત્રણ પછી ડિપોઝિશન દરમિયાન વિચલનોને સુધારવા માટે રીઅલ-ટાઇમ માપનો ઉપયોગ કરે છે.
ઇન્ટરફેસ મેનેજમેન્ટ નક્કી કરે છે કે વ્યક્તિગત સ્તરો કાર્યાત્મક સ્ટેક બને છે કે નહીં
બે સ્તરો વચ્ચેનો ઇન્ટરફેસ ઘણીવાર ફક્ત એક સ્તરના જથ્થાબંધ ગુણધર્મો કરતાં વધુ મહત્વપૂર્ણ હોય છે. સંલગ્નતા, આંતરપ્રસરણ, ઓક્સિડેશન, ખરબચડીપણું, જાળીનો મેળ ખાતો નથી, દૂષણ અને તાણ સ્થાનાંતરણ આ બધું ઇન્ટરફેસ પર થાય છે.
જો પાછલા સ્તરની સપાટી દૂષિત હોય અથવા રાસાયણિક રીતે અસ્થિર હોય, તો પછીનું સ્તર નબળું ન્યુક્લિયેશન અથવા નબળું બંધન પ્રદર્શિત કરી શકે છે. જો ઉર્જાવાન આયન બોમ્બાર્ડમેન્ટ ખૂબ મજબૂત હોય, તો તે ઘનતામાં સુધારો કરી શકે છે પરંતુ રિસ્પુટરિંગ, ઇન્ટરફેસ મિશ્રણ, ખામી રચના અથવા અતિશય સંકુચિત તાણનું કારણ પણ બની શકે છે. જો તે ખૂબ નબળું હોય, તો કોટિંગ છિદ્રાળુ અથવા સ્તંભાકાર માળખું વિકસાવી શકે છે.
તેથી, ઉપકરણોએ સબસ્ટ્રેટ બાયસ, આયન-સ્ત્રોત શક્તિ, પ્લાઝ્મા ઘનતા, સબસ્ટ્રેટ તાપમાન અને સંક્રમણ સમયનું સ્તર-વિશિષ્ટ નિયંત્રણ પૂરું પાડવું જોઈએ. આ પરિમાણો સમગ્ર બહુસ્તરીય પ્રક્રિયા દરમ્યાન યથાવત રહેવા જોઈએ નહીં.
સંલગ્નતા સ્તરને મજબૂત સપાટી સક્રિયકરણ અને પ્રમાણમાં ઉચ્ચ આયન સહાયની જરૂર પડી શકે છે. સંવેદનશીલ ઓપ્ટિકલ સ્તરને શોષણ અને ઇન્ટરફેસ મિશ્રણ ઘટાડવા માટે ઓછી આયન ઊર્જાની જરૂર પડી શકે છે. સખત રક્ષણાત્મક સ્તરને પૂરતી ઘનતા અને કઠિનતા મેળવવા માટે પ્લાઝ્મા ઘનતા અથવા પૂર્વગ્રહમાં વધારો કરવાની જરૂર પડી શકે છે. ઓછી સપાટી-ઊર્જાવાળા ટોપકોટને નીચા સબસ્ટ્રેટ તાપમાન અને કાળજીપૂર્વક નિયંત્રિત પૂર્વગામી ડિલિવરીની જરૂર પડી શકે છે.
આંતરસ્તરીય ખરબચડીપણું સ્ટેક દ્વારા પણ ફેલાય છે. એકવાર સપાટીની ખામીઓ અથવા નોડ્યુલર વૃદ્ધિ શરૂ થાય છે, પછીના સ્તરો તેમને વિસ્તૃત કરી શકે છે. તેથી, પ્રક્રિયાએ પ્રથમ સ્તરથી કણોનું નિર્માણ, ચાપ દમન, સ્ત્રોત સ્વચ્છતા, ફિક્સ્ચર દૂષણ અને ઢાલની સ્થિતિને નિયંત્રિત કરવી જોઈએ.
નેનોમીટર-સ્કેલ મલ્ટિલેયર્સ માટે, ઇન્ટરફેસ રફનેસ અને ઇન્ટરલેયર રચના ઓપ્ટિકલ અથવા ઇલેક્ટ્રોનિક કામગીરીને સીધી અસર કરી શકે છે, જે સ્ત્રોત સ્થિરતા, ગતિ ચોકસાઈ અને ઇન્ટરફેસ નિયંત્રણને સાધનો ડિઝાઇનથી અવિભાજ્ય બનાવે છે.
સમગ્ર સ્ટેકમાં તણાવ વ્યવસ્થાપનનો પણ વિચાર કરવો જોઈએ. દરેક સામગ્રી ડિપોઝિશન દબાણ, આયન ઊર્જા, તાપમાન, માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને જાડાઈના આધારે તાણ અથવા સંકુચિત તણાવ રજૂ કરી શકે છે. જ્યારે દરેક વ્યક્તિગત સ્તરનો તણાવ સ્વીકાર્ય હોય ત્યારે પણ, જાડા બહુસ્તરીય માળખાનો સંચિત તણાવ વિકૃતિ, તિરાડ, છાલ અથવા ઓપ્ટિકલ વિકૃતિનું કારણ બની શકે છે.
તેથી, સાધન રેસીપીમાં સ્તર ક્રમ, ડિપોઝિશન ઊર્જા, તાપમાન પ્રોફાઇલ, જાડાઈ વિતરણ અને ઠંડકની સ્થિતિને સંતુલિત કરવી જોઈએ. કેટલાક કાર્યક્રમોમાં, માળખાકીય સ્થિરતા સુધારવા માટે તાણ-વળતર સ્તરો અથવા ગ્રેડેડ ઇન્ટરફેસ રજૂ કરી શકાય છે.
રેસીપી ઓર્કેસ્ટ્રેશન પ્રક્રિયા જ્ઞાનને પુનરાવર્તિત ઉત્પાદનમાં રૂપાંતરિત કરે છે
મલ્ટિલેયર ડિપોઝિશનનો સંપૂર્ણ સંકલન તર્ક આખરે પ્રક્રિયા રેસીપી અને ઓટોમેશન-કંટ્રોલ આર્કિટેક્ચર દ્વારા અમલમાં મૂકવામાં આવે છે.
મલ્ટિલેયર રેસીપીમાં ફક્ત લેયરના નામ, ડિપોઝિશન સમય, ગેસ ફ્લો અને પાવર સેટિંગ્સ ન હોવા જોઈએ. તેમાં પમ્પિંગ કન્ડિશન, બેઝ-પ્રેશર ક્વોલિફિકેશન, સોર્સ કન્ડીશનીંગ, સબસ્ટ્રેટ હીટિંગ, પ્લાઝ્મા ક્લિનિંગ, ગેસ સ્ટેબિલાઇઝેશન, પાવર રેમ્પિંગ, શટર ઓપરેશન, મોશન સિંક્રનાઇઝેશન, એન્ડપોઇન્ટ ડિટેક્શન, ઇન્ટરલેયર ટ્રાન્ઝિશન, કૂલિંગ, વેન્ટિંગ અને અનલોડિંગ સહિત સાધનોના સંપૂર્ણ સ્ટેટ ટ્રાન્ઝિશનને વ્યાખ્યાયિત કરવું જોઈએ.
દરેક કામગીરી ફક્ત વીતેલા સમય સાથે નહીં પણ પ્રક્રિયાની સ્થિતિ સાથે જોડાયેલી હોવી જોઈએ. ઉદાહરણ તરીકે, પમ્પિંગ ટાઈમર સમાપ્ત થઈ ગયો હોવાથી ડિપોઝિશન શરૂ ન થવું જોઈએ. સિસ્ટમે પુષ્ટિ કરવી જોઈએ કે દબાણ, લીક-રેટ ટ્રેન્ડ, સબસ્ટ્રેટ તાપમાન, ઠંડક-પાણીની સ્થિતિ અને સ્ત્રોત તૈયારી જરૂરી શરતોને પૂર્ણ કરે છે.
તેવી જ રીતે, પાછલો સ્ત્રોત બંધ કર્યા પછી તરત જ આગળનું સ્તર શરૂ ન થવું જોઈએ. નિયંત્રકને ચકાસવાની જરૂર પડી શકે છે કે પાછલો ગેસ ખાલી થઈ ગયો છે, નવો ગેસ પ્રવાહ સ્થિર છે, લક્ષ્યે પ્રી-સ્પટરિંગ પૂર્ણ કર્યું છે, અને સબસ્ટ્રેટ યોગ્ય સ્થાન અને તાપમાન પર પહોંચી ગયું છે.
મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે રેસીપી વર્ઝન કંટ્રોલ પણ મહત્વપૂર્ણ છે. પાવર, દબાણ, ગેસ ફ્લો, લેયર જાડાઈ, બાયસ વોલ્ટેજ અથવા એન્ડપોઇન્ટ માપદંડમાં ફેરફારો રેકોર્ડ કરવા જોઈએ અને તેને અનુરૂપ ઉત્પાદન બેચ સાથે જોડવા જોઈએ. આનાથી ફિલ્મ-પ્રદર્શન ભિન્નતાને સાધન પરિમાણો અને પ્રક્રિયા ફેરફારો સુધી પાછા ટ્રેસ કરવાનું શક્ય બને છે.
બહુવિધ સ્પષ્ટીકરણો ધરાવતા ઉત્પાદનો માટે, સાધનો મોડ્યુલર રેસીપી માળખાને ટેકો આપતા હોવા જોઈએ. પમ્પિંગ, પ્લાઝ્મા સફાઈ, સંલગ્નતા-સ્તર ડિપોઝિશન અથવા કૂલિંગ જેવી સામાન્ય કામગીરીને ફરીથી વાપરી શકાય તેવી પ્રક્રિયા મોડ્યુલો તરીકે ગોઠવી શકાય છે, જ્યારે ઉત્પાદન-વિશિષ્ટ સ્તર સ્ટેક્સ અલગથી નિયંત્રિત રહે છે.
ઓટોમેશન સિસ્ટમે વર્તમાન સ્તર અનુસાર અસામાન્ય પરિસ્થિતિઓનું પણ સંચાલન કરવું જોઈએ. જાડા ધાતુના સ્તર દરમિયાન થતી ટૂંકી ચાપ ઘટનાને ઓટોમેટિક ચાપ દમન અને સતત નિક્ષેપન દ્વારા નિયંત્રિત કરી શકાય છે. નેનોમીટર-સ્કેલ ઓપ્ટિકલ સ્તર દરમિયાન સમાન ઘટના માટે સિસ્ટમને સ્તરને રોકવા, વળતર આપવા, પુનરાવર્તન કરવા અથવા નિરીક્ષણ માટે બેચને ચિહ્નિત કરવાની જરૂર પડી શકે છે.
આ સ્તર-જાગૃત અપવાદ-હેન્ડલિંગ તર્ક મૂળભૂત મશીન ઓટોમેશન અને સાચા પ્રક્રિયા ઓટોમેશન વચ્ચે એક મહત્વપૂર્ણ તફાવત છે.
વ્યક્તિગત સાધનોની સ્થિરતાથી લઈને સંપૂર્ણ-સ્ટેક સુસંગતતા સુધી
સાધન સંકલનનો અંતિમ ઉદ્દેશ્ય ફક્ત દરેક પ્રક્રિયાના પગલાને આપમેળે પૂર્ણ કરવાનો નથી. તે સુનિશ્ચિત કરવાનો છે કે જમા થયેલ મલ્ટિલેયર સ્ટેક સતત ડિઝાઇન કરેલા કાર્યાત્મક પ્રદર્શનનું પુનઃઉત્પાદન કરે છે.
આ માટે ચાર સ્તરોમાં સંકલનની જરૂર છે. પહેલું સ્તર વેક્યુમ પંપ, વાલ્વ, પાવર સપ્લાય, ગેસ સિસ્ટમ્સ, સ્ત્રોતો, હીટર, ગતિ મિકેનિઝમ્સ, સેન્સર્સ અને કૂલિંગ સર્કિટ્સ વચ્ચે હાર્ડવેર સંકલન છે. બીજું સ્તર સફાઈ, સક્રિયકરણ, ડિપોઝિશન, પ્રતિક્રિયા, સંક્રમણ અને કૂલિંગ વચ્ચે પ્રક્રિયા સંકલન છે. ત્રીજું સ્તર રેસિપી, સેન્સર સિગ્નલો, એલાર્મ રેકોર્ડ્સ, એન્ડપોઇન્ટ પરિણામો અને ગુણવત્તા માપન વચ્ચે ડેટા સંકલન છે. ચોથું સ્તર જીવનચક્ર સંકલન છે, જેમાં લક્ષ્ય ધોવાણ, સ્ત્રોત જાળવણી, ચેમ્બર સફાઈ, સેન્સર કેલિબ્રેશન, ફિક્સ્ચર સ્થિતિ અને પ્રક્રિયા વળતરનો સમાવેશ થાય છે.
જેમ જેમ કાર્યાત્મક કોટિંગ્સ વધુ જટિલ બનતા જશે, તેમ તેમ સાધનોની ક્ષમતાનું મૂલ્યાંકન એક જ ડિપોઝિશન સ્ત્રોતને બદલે સંપૂર્ણ ફિલ્મ સ્ટેકને નિયંત્રિત કરવાની ક્ષમતા દ્વારા કરવામાં આવશે. મહત્વપૂર્ણ પ્રશ્નો હવે મશીન ચોક્કસ સામગ્રી ડિપોઝિટ કરી શકે છે કે કેમ તેના સુધી મર્યાદિત રહેશે નહીં. ઉત્પાદકોએ એ પણ દર્શાવવાની જરૂર પડશે કે શું સાધનો ઇન્ટરફેસ ગુણવત્તા જાળવી શકે છે, સંચિત તણાવને નિયંત્રિત કરી શકે છે, ક્રોસ-પ્રદૂષણ ઘટાડી શકે છે, સ્રોત ડ્રિફ્ટ માટે વળતર આપી શકે છે, સ્પેક્ટ્રલ અથવા ઇલેક્ટ્રિકલ કામગીરીનું પુનઃઉત્પાદન કરી શકે છે અને બેચ-ટુ-બેચ સુસંગતતા પ્રાપ્ત કરી શકે છે.
તેથી, મલ્ટિલેયર ફંક્શનલ-ફિલ્મ ડિપોઝિશન એ સાધનોના સ્થાપત્ય અને પ્રક્રિયા એન્જિનિયરિંગ વચ્ચે સંકલિત ક્રિયાપ્રતિક્રિયા છે. વેક્યુમ સ્થિરતા પર્યાવરણીય પાયો પૂરો પાડે છે, સ્ત્રોત અને શક્તિ સંકલન સામગ્રી વિતરણ નક્કી કરે છે, ગેસ નિયંત્રણ રચનાનું નિયમન કરે છે, સબસ્ટ્રેટ ગતિ અવકાશી એકરૂપતા નક્કી કરે છે, થર્મલ અને બાયસ નિયંત્રણ ફિલ્મ વૃદ્ધિને પ્રભાવિત કરે છે, અને ઇન-સીટુ મોનિટરિંગ વાસ્તવિક કોટિંગ પરિણામને ડિઝાઇન કરેલા સ્તર સ્ટેક સાથે જોડે છે.
જ્યારે આ સબસિસ્ટમ્સ એકીકૃત પ્રક્રિયા-નિયંત્રણ વ્યૂહરચના હેઠળ કાર્ય કરે છે ત્યારે જ બહુવિધ વ્યક્તિગત સ્તરો સ્થિર, પુનરાવર્તિત અને મોટા પાયે ઉત્પાદિત કાર્યાત્મક ફિલ્મ સિસ્ટમ બની શકે છે.
-આ લેખ પ્રકાશિત થયો હતોવેક્યુમ કોટિંગ સાધનો ઉત્પાદકઝેન્હુઆ વેક્યુમ
પોસ્ટ સમય: જુલાઈ-૧૬-૨૦૨૬