Բազմաշերտ ֆունկցիոնալ թաղանթի նստեցում. Սարքավորումների համակարգման տրամաբանությունը կայուն զանգվածային արտադրության հիմքում

Քանի որ բարակ թաղանթային կիրառությունները շարունակում են զարգանալ, մեկ ծածկույթի շերտը հաճախ այլևս բավարար չէ օպտիկական կատարողականության, էլեկտրահաղորդականության, մաշվածության դիմադրության, կոռոզիոն դիմադրության, շրջակա միջավայրի կայունության, մակերևութային էներգիայի և դեկորատիվ տեսքի համակցված պահանջները բավարարելու համար: Շատ առաջադեմ արտադրանքներում պահանջվող կատարողականը ձեռք է բերվում բազմաշերտ թաղանթային կույտի միջոցով, որտեղ յուրաքանչյուր շերտ կատարում է որոշակի գործառույթ և փոխազդում է իր վերևում և ներքևում գտնվող շերտերի հետ:

Տիպիկ կառուցվածքները կարող են ներառել կպչունության շերտ, մետաղական կամ դիէլեկտրիկ ֆունկցիոնալ շերտ, օպտիկական կարգավորման շերտ, դիֆուզիոն արգելք, կարծր պաշտպանիչ շերտ և ցածր մակերեսային էներգիայի վերին ծածկույթ: Օպտիկական կիրառություններում, բարձր և ցածր բեկման ինդեքսով նյութերի հերթագայումը կարող է օգտագործվել թափանցելիությունը, անդրադարձումը, գույնը և սպեկտրալ արձագանքը կառավարելու համար: Էլեկտրոնային և ֆոտովոլտային կիրառություններում թափանցիկ հաղորդիչ օքսիդները, մետաղական էլեկտրոդները, բուֆերային շերտերը և արգելապատնեշային շերտերը կարող են անհրաժեշտ լինել հաջորդաբար նստեցնել: Ավտոմոբիլային և սպառողական էլեկտրոնիկայի կիրառություններում մետաղացված շերտերը կարող են համակցվել պաշտպանիչ ծածկույթների, ոչ հաղորդիչ վակուումային մետաղացման շերտերի, ադամանդանման ածխածնային ծածկույթների կամ մատնահետքերի դեմ շերտերի հետ:

Այս բազմաշերտ համակարգերի աշխատանքը կախված չէ միայն նրանից, թե արդյոք յուրաքանչյուր առանձին նյութ կարող է հաջողությամբ նստեցվել։ Այն կախված է նրանից, թե արդյոք ամբողջ վակուումային ծածկույթի համակարգը կարող է համակարգել վակուումային պայմանները, նստեցման աղբյուրները, գործընթացային գազերը, հիմքի շարժումը, ջերմաստիճանը, շեղման լարումը, թաղանթի հաստության մոնիթորինգը և շերտի անցման ժամանակը ամբողջ ծածկույթի ցիկլի ընթացքում։

Այս պատճառով, բազմաշերտ ֆունկցիոնալ թաղանթի նստեցումը չպետք է հասկանալ որպես մի քանի միաշերտ գործընթացների պարզ կրկնություն: Այն համակարգային մակարդակի արտադրական խնդիր է, որը հիմնված է սարքավորումների ճշգրիտ համակարգման վրա:

Ֆիլմերի կույտը պետք է դիտարկել որպես շարունակական գործընթաց

Բազմաշերտ ծածկույթում մեկ շերտի ավարտը նաև հաջորդի մեկնարկային պայմանն է: Մակերեսի կազմը, կոպտությունը, ջերմաստիճանը, մնացորդային լարվածությունը, ադսորբված գազը, պլազմայի ազդեցությունը և միջերեսային աղտոտվածությունը կարող են ազդել հաջորդ շերտի միջուկագոյացման և աճի վրա:

Շերտը, որը համապատասխանում է իր առանձին հաստության կամ կազմի նպատակային արժեքին, այնուամենայնիվ կարող է խնդիրներ ստեղծել ամբողջ թաղանթի կույտի համար: Խիտ ֆունկցիոնալ շերտի նստեցման ընթացքում իոնային չափազանց ռմբակոծությունը կարող է մեծացնել սեղմման լարումը: Երկու շերտերի միջև երկար սպասման ժամանակահատվածը կարող է թույլ տալ, որ մնացորդային գազերը ներծծվեն մակերեսին: Ռեակտիվ գազի սխալ անցումը կարող է առաջացնել խաչաձև աղտոտում կամ անկայուն միացությունների առաջացում: Հիմքի չափազանց տաքացումը կարող է բարելավել մեկ շերտի խտությունը՝ միաժամանակ գերազանցելով հիմքի ջերմային հանդուրժողականությունը կամ քայքայելով նախկինում նստեցված շերտերը:

Հետևաբար, կառավարման համակարգը պետք է կառավարի թաղանթային կույտը որպես մեկ շարունակական գործընթաց, այլ ոչ թե որպես անկախ նստեցման քայլերի հավաքածու։ Յուրաքանչյուր շերտ պետք է ունենա հստակ սահմանված մուտքի պայմաններ, նստեցման պայմաններ, ավարտի չափանիշներ և անցումային պայմաններ։

Հաջորդ շերտի մեկնարկից առաջ սարքավորումները կարող են անհրաժեշտություն ունենալ հաստատելու, որ խցիկի ճնշումը, մնացորդային գազի մակարդակը, հիմքի ջերմաստիճանը, նպատակային կարգավիճակը, գազի կազմը, էլեկտրամատակարարման վիճակը և հիմքի դիրքը հասել են նշված գործընթացի պատուհանին: Այս պայմանական կատարման տրամաբանությունն ավելի հուսալի է, քան շերտերի փոխարկումը միայն ֆիքսված ժամանակային հաջորդականության համաձայն:

Բարդ կույտերի համար, գործընթացային բաղադրատոմսերը պետք է ներառեն նաև միջշերտային գործողություններ, ինչպիսիք են պլազմային մաքրումը, իոնային ակտիվացումը, գազի մաքրումը, աղբյուրի պաշտպանությունը, փակաղակի անջատումը, հզորության բարձրացումը, հիմքի սառեցումը կամ վերահսկվող սպասումը: Այս անցումային գործողությունները ծածկույթի գործընթացի կարևոր մասեր են, քանի որ դրանք անմիջականորեն ազդում են միջերեսի կպչունության, քիմիական կազմի, կոպտության տարածման և մնացորդային լարման վրա:

Վակուումային համակարգի համակարգումը սահմանում է ընդհանուր գործընթացի բազային գիծը

Բազմաշերտ կառուցվածքի բոլոր շերտերը կիսում են նույն վակուումային միջավայրը, սակայն տարբեր նյութերը և նստեցման գործընթացները կարող են պահանջել տարբեր աշխատանքային ճնշումներ, գազի կազմեր, պոմպային արագություններ և աղտոտման վերահսկման ռազմավարություններ։

Վակուումային համակարգը պետք է նախ ապահովի բավականաչափ մաքուր և կայուն հիմքային ճնշում՝ նստեցման սկսվելուց առաջ: Ջրային գոլորշին, թթվածինը, ածխաջրածինները և մնացորդային պրոցեսային գազերը կարող են ազդել թաղանթի մաքրության, կպչունության, օպտիկական կլանման, էլեկտրական դիմադրության և միջերեսային կայունության վրա: Խոնավության կամ թթվածնի նկատմամբ զգայուն շերտերի դեպքում մնացորդային գազի կազմի նույնիսկ փոքր փոփոխությունը կարող է փոխել կույտի վերջնական հատկությունները:

Սակայն, խցիկի ամենացածր հնարավոր ճնշումը միշտ չէ, որ միակ նպատակը չէ: Տեղադրման ընթացքում համակարգը պետք է պահպանի գազի մուտքի և արդյունավետ պոմպի արագության միջև ճիշտ դինամիկ հավասարակշռությունը: Ճնշման կառավարման փականը, վակուումային պոմպերը, զանգվածային հոսքի կարգավորիչները, գազի բաշխման համակարգը և խցիկի հաղորդունակությունը պետք է համատեղ աշխատեն՝ յուրաքանչյուր շերտում կայուն գործընթացային ճնշում պահպանելու համար:

Երբ գործընթացը մետաղական փոշիացումից անցնում է ռեակտիվ փոշիացման, կամ արգոնային պլազմային մաքրումից անցնում է թթվածնով կամ ազոտով օժանդակվող նստեցմանը, խցիկի մթնոլորտը չի կարող ակնթարթորեն փոխվել: Կառավարման համակարգը պետք է հաշվի առնի գազի նստեցման ժամանակը, պատի ադսորբցիան, թիրախային ռեակցիան և պոմպային համակարգի արձագանքման բնութագրերը: Վատ կառավարվող անցումը կարող է հանգեցնել հաջորդ շերտի սկզբի նստեցմանը անկայուն գազի կազմի տակ:

Այս հարցը հատկապես կարևոր է ռեակտիվ մագնետրոնային փոշիացման մեջ: Ռեակտիվ փոշիացման համակարգերը կարող են ցուցաբերել ոչ գծային կապ ռեակտիվ գազի հոսքի, թիրախի մակերեսի վիճակի, արտանետման լարման, նստեցման արագության և թաղանթի ստեխիոմետրիայի միջև: Մետաղական և թունավոր թիրախային վիճակների միջև անցման մոտ աշխատանքը կարող է անկայուն դառնալ առանց համապատասխան հետադարձ կապի կառավարման: Հետևաբար, գործընթացը կայունացնելու համար կարող են ինտեգրվել մասնակի ճնշման մոնիթորինգ, պլազմային արտանետումների մոնիթորինգ, թիրախի լարման հետադարձ կապ և բարձր արձագանքող զանգվածային հոսքի կարգավորում:

Բազմախցիկ կամ գծային ծածկույթային համակարգերում վակուումային համակարգումը ներառում է նաև հարակից գործընթացային գոտիների միջև ճնշման մեկուսացումը: Բեռնման-փականային խցիկները, բուֆերային խցիկները, փոխանցման խցիկները, ճեղքային փականները, դիֆերենցիալ պոմպային հատվածները և գազի բաժանման կառուցվածքները կարող են նվազեցնել խաչաձև աղտոտումը և թույլ տալ տարբեր շերտերի նստեցում անկախ մթնոլորտների տակ:

Գլանափաթեթային և անընդհատ գծային համակարգերի համար հարևան ծածկույթային գոտիները կարող են պարունակել տարբեր մետաղական, դիէլեկտրիկ կամ ռեակտիվ գործընթացներ: Գազի բաժանումը, կառավարվող պոմպավորումը, հիմքի ջերմաստիճանի կառավարումը և տեղում չափումը պետք է գործեն միասին՝ կանխելու համար, որ մեկ գործընթացի բաժինը ազդի մյուսի վրա:

Գազի նստեցման աղբյուրները, էլեկտրամատակարարումը և գազի մատակարարումը պետք է գործեն որպես մեկ համակարգ

Բազմաշերտ ֆունկցիոնալ թաղանթները կարող են պահանջել մի քանի նստեցման տեխնոլոգիաներ նույն սարքավորումների հարթակում: Կիրառությունից կախված՝ համակարգը կարող է ինտեգրել հաստատուն հոսանքի մագնետրոնային փոշիացում, իմպուլսային հաստատուն հոսանքի փոշիացում, միջին հաճախականության փոշիացում, ռադիոհաճախականության փոշիացում, HiPIMS, ջերմային գոլորշիացում, էլեկտրոնային ճառագայթային գոլորշիացում, իոնային օժանդակությամբ նստեցում, PECVD կամ տարածական ALD:

Յուրաքանչյուր աղբյուր ունի իր բռնկման բնութագրերը, հզորության արձագանքը, նստեցման արագության վարքագիծը, ջերմային բեռը, պլազմայի բաշխումը և նյութի օգտագործման սխեման: Կայուն բազմաշերտ արտադրությունը կախված է նրանից, թե ինչպես են համակարգվում այս աղբյուրները, այլ ոչ թե պարզապես նրանից, թե քանի աղբյուր է տեղադրված:

Նախքան թիրախը արտադրանքի նստեցման համար օգտագործելը, համակարգը կարող է անհրաժեշտություն ունենալ նախնական ցողում կամ թիրախի նախապատրաստում կատարել փակ փականի դեպքում: Սա հեռացնում է մակերեսային աղտոտվածությունը և կայունացնում թիրախի լարումը, լիցքաթափման հոսանքը և նստեցման արագությունը: Մեկ նյութից մյուսին անցնելիս աղբյուրի վահանը, փականի դիրքը, գազի կազմը, հզորության թեքությունը և հիմքի դիրքը պետք է կատարվեն ճիշտ հերթականությամբ:

Սնուցման աղբյուրները միշտ չէ, որ պետք է անմիջապես զրոյից միացվեն վերջնական սահմանված արժեքին։ Կարգավորվող արագացման և իջեցման հաջորդականությունները կարող են նվազեցնել աննորմալ լիցքաթափումը, մասնիկների առաջացումը, ջերմային ցնցումը և աղեղային իրադարձությունները։ Ռեակտիվ գործընթացների դեպքում հզորության կարգավորումը պետք է նաև համակարգվի գազի հոսքի և պոմպային արձագանքի հետ՝ թիրախը արագորեն անկայուն աշխատանքային տարածք մտցնելուց խուսափելու համար։

Հիբրիդային նստեցման համակարգում համակարգումն ավելի կարևոր է դառնում: Օրինակ, մետաղական շերտը կարող է նստեցվել հաստատուն հոսանքի մագնետրոնային փոշիացմամբ, մինչդեռ դիէլեկտրիկ շերտը պահանջում է իմպուլսային հաստատուն հոսանքի, միջին հաճախականության կամ ռադիոհաճախականության գրգռում: Հետագայում պաշտպանիչ պոլիմերանման շերտը կարող է նստեցվել PECVD-ի միջոցով: Գործընթացի կարգավորիչը պետք է կառավարի տարբեր հզորության ճարտարապետություններ, համապատասխան ցանցեր, գազի մատակարարման ալիքներ, պլազմային բռնկման պայմաններ և անվտանգության կողպեքներ մեկ բաղադրատոմսի շրջանակներում:

Սարքավորումը պետք է նաև կանխի պատահական աղբյուրների փոխազդեցությունը: Միաժամանակ աշխատող կաթոդները կարող են ազդել պլազմայի խտության, խցիկի պոտենցիալի, ռեակտիվ գազի սպառման և տեղական հիմքի տաքացման վրա: Եթե համատեղ նստեցման համար օգտագործվում են բազմաթիվ աղբյուրներ, կազմի կառավարումը կախված է դրանց անհատական ​​նստեցման արագությունների միջև կայուն հարաբերակցությունից: Սա կարող է պահանջել անկախ հզորության հետադարձ կապ, նստեցման արագության տրամաչափված մոդելներ կամ կազմի փակ ցիկլի մոնիթորինգ:

Գազաբաշխման նախագծումը նույնպես կարևոր է: Միայն գազի ընդհանուր հոսքը չի որոշում թաղանթի միատարրությունը կամ ստեխիոմետրիան: Գազի մուտքերի, պոմպային անցքերի, կաթոդների, ենթաշերտի կրիչների և խցիկի վահանների դիրքը որոշում է գազի տեղական կոնցենտրացիան և պլազմային միջավայրը: Հետևաբար, սարքավորումների կառավարման ռազմավարությունը պետք է մշակվի խցիկի կառուցվածքի և աղբյուրի դասավորության հետ միասին, այլ ոչ թե ավելացվի մեխանիկական նախագծման ավարտից հետո:

Հիմքի շարժման կոորդինատների միատարրությունը, շերտի հաստությունը և ջերմային բեռը

Հիմք-շարժում համակարգը բազմաշերտ նստեցման կենտրոնական մասն է կազմում, քանի որ այն որոշում է, թե ինչպես է յուրաքանչյուր մակերեսային շրջան ենթարկվում նստեցման հոսքին, պլազմային, ջերմությանը և ռեակտիվ գազային միջավայրին։

Խմբաքանակային ծածկույթային սարքավորումներում, հարթ, կոր կամ եռաչափ աշխատանքային մասերի վրա ծածկույթի միատարրությունը բարելավելու համար կարող են օգտագործվել հիմքի պտույտը, պտույտը, մոլորակային շարժումը, տատանումը կամ բազմաառանցքային շարժումը: Անընդհատ համակարգերում տեղափոխման արագությունը և գործընթացային գոտիների միջև համաժամեցումը ուղղակիորեն որոշում են նստեցման ժամանակը և կուտակված շերտի հաստությունը:

Շարժման ռազմավարությունը չի կարող նախագծվել անկախ յուրաքանչյուր շերտի համար: Մետաղական շերտի համար հարմար արագությունը կամ հետագիծը կարող է օպտիմալ չլինել տարբեր նստվածքի բաշխում ունեցող դիէլեկտրիկ շերտի համար: Նմանապես, ֆիքսված մոլորակային պտտման հարաբերակցությունը կարող է ապահովել միջին հաստության լավ միատարրություն՝ միաժամանակ ստեղծելով պլազմայի տարբեր ազդեցության պատմություններ բարդ եռաչափ մասերի վրա:

Կարգավորիչը պետք է համակարգի ենթաշերտի դիրքը աղբյուրի հզորության, փականի վիճակի, գազի հոսքի և շերտի վերջնակետի հետ։ Նստեցումը պետք է սկսվի միայն այն ժամանակ, երբ ենթաշերտի կրիչը մտել է սահմանված ծածկույթի գոտի և հասել կայուն շարժման վիճակի։ Երբ շերտն ավարտված է, աղբյուրի հզորությունը կամ փականի դիրքը կարող է անհրաժեշտ լինել փոխել որոշակի անկյունային դիրքում՝ տեղայնացված գերծածկույթը կանխելու համար։

Մոլորակային պտույտը և ենթաշերտի կառավարվող շարժումը լայնորեն կիրառվում են ճշգրիտ օպտիկական ծածկույթային սարքավորումներում՝ ենթաշերտի մակերեսին հաստության բաշխումը և կրկնելիությունը բարելավելու համար։

Մեծ մակերեսով ապակու, կիսահաղորդչային թիթեղների, ճկուն հիմքերի և անընդհատ ցանցային նյութերի դեպքում շարժման կայունությունը դառնում է թաղանթի հաստության կառավարման ցիկլի մի մասը: Տեղափոխման արագության, թմբուկի ջերմաստիճանի, ցանցի լարվածության, կրողների միջև հեռավորության կամ կանգառի դիրքի փոփոխությունները կարող են հանգեցնել հաստության շեղումների, գունային տարբերությունների, թերթի ոչ միատարր դիմադրության կամ անհամապատասխան օպտիկական կատարողականության:

Ջերմային կառավարումը պետք է նաև համաժամեցվի հիմքի շարժման հետ: Գոլորշիացման աղբյուրներից ճառագայթումը, իոնային ռմբակոծությունը, պլազմային տաքացումը և խտացման էներգիան կարող են հանգեցնել հիմքի ջերմաստիճանի աստիճանական բարձրացման երկարատև բազմաշերտ գործընթացի ընթացքում: Եթե սարքավորումները կառավարում են միայն ջեռուցիչի ելքը՝ առանց հաշվի առնելու կուտակված գործընթացային ջերմությունը, հիմքի իրական ջերմաստիճանը կարող է զգալիորեն շեղվել բաղադրատոմսի սահմանված արժեքից:

Հետևաբար, համակարգը պետք է համակարգի տաքացումը, սառեցումը, հիմքի շարժումը, նստեցման հզորությունը և սպասման ժամանակահատվածները՝ համաձայն ամբողջ կույտի ջերմային բյուջեի: Ջերմազգայուն հիմքերի կամ ջերմաստիճանազգայուն թաղանթային կառուցվածքների համար կարող են անհրաժեշտ լինել ջերմաստիճանով կարգավորվող տակառներ, հետևի սառեցում, կրիչի սառեցում, փուլային տաքացման պրոֆիլներ և միջշերտային սառեցման քայլեր:

Տեղում մոնիթորինգը կապում է նախագծված կույտը կուտակված կույտի հետ

Բազմաշերտ թաղանթի դիզայնը սահմանում է յուրաքանչյուր շերտի տեսական հաստությունը, բեկման ցուցիչը, կազմը և հաջորդականությունը: Սարքավորումը պետք է այս դիզայնը վերածի իրական ծածկույթի շերտի փոփոխվող արտադրական պայմաններում:

Նստեցման արագությունը կարող է տարբեր լինել թիրախի քայքայմանը, գոլորշիացման աղբյուրի երկրաչափության փոփոխությանը, խցիկի վահաններում ծածկույթի կուտակմանը կամ ռեակտիվ գազի պայմանների տեղաշարժին զուգընթաց: Հետևաբար, յուրաքանչյուր շերտի կառավարումը միայն ֆիքսված ժամանակի միջոցով կարող է աստիճանաբար մեծացնել տեսական և իրական կույտի միջև եղած տարբերությունը:

Քվարցի բյուրեղային միկրոհավասարակշռությունները սովորաբար օգտագործվում են նստվածքի արագությունը և կուտակված ֆիզիկական հաստությունը վերահսկելու համար: Բազմաշերտ օպտիկական ծածկույթների դեպքում ուղղակի օպտիկական մոնիթորինգը կարող է լրացուցիչ տեղեկատվություն տրամադրել աճող թաղանթի օպտիկական արձագանքի մասին: Համակարգից կախված՝ թափանցելիությունը, անդրադարձունակությունը կամ լայնաշերտ սպեկտրալ արձագանքը կարող են չափվել տեղում:

Օպտիկական մոնիթորինգը հատկապես արժեքավոր է, քանի որ օպտիկական կույտի վերջնական աշխատանքը կախված է օպտիկական հաստությունից, այլ ոչ թե միայն երկրաչափական հաստությունից։ Համակարգը կարող է ավարտել յուրաքանչյուր շերտը՝ համաձայն չափված օպտիկական արձագանքի, և ավելի առաջադեմ ռազմավարություններում փոխհատուցել փոքր շեղումները՝ կարգավորելով հաջորդող շերտերի հաստությունը։

Ժամանակակից օպտիկական մոնիթորինգի համակարգերը կարող են չափել բազմաշերտ աճը անմիջապես պտտվող ենթաշերտի պահիչների վրա և ապահովել առանձին շերտերի վերջնակետերի վերահսկողություն։

Հաղորդիչ, կիսահաղորդչային և էներգետիկ ծածկույթների համար տեղում իրականացվող մոնիթորինգը կարող է ներառել սպեկտրոսկոպիկ էլիպսոմետրիա, պլազմային արտանետման սպեկտրոսկոպիա, մնացորդային գազի վերլուծություն, թերթային դիմադրության չափում կամ այլ գործընթացին հատուկ սենսորներ: Մոնիթորինգի մեթոդը պետք է ընտրվի գործընթացի տատանումների նկատմամբ առավել զգայուն ֆունկցիոնալ բնութագրին համապատասխան:

Հուսալի մոնիթորինգի համակարգը պահանջում է ավելին, քան պարզապես սենսորի տեղադրումը: Սենսորի դիրքը, գործիքավորման գործակիցը, օպտիկական ուղին, ազդանշանի ֆիլտրացումը, տրամաչափման հաճախականությունը, փակիչի ժամանակացույցը և տվյալների համաժամեցումը բոլորն էլ ազդում են չափման ճշգրտության վրա: Կարգավորիչը պետք է տարբերակի շերտի աճի հետևանքով առաջացած նորմալ ազդանշանի փոփոխությունները պլազմայի տատանումների, սենսորի ծածկույթի, աղբյուրի անկայունության կամ հիմքի շարժման հետևանքով առաջացած աննորմալ փոփոխությունները:

Առավել արդյունավետ կառավարման ռազմավարությունը սովորաբար համատեղում է առաջ-հետադարձ և հետադարձ կապի տրամաբանությունը: Առաջ-հետադարձ կառավարումը օգտագործում է տրամաչափված գործընթացի մոդելներ, նպատակային կյանքի փոխհատուցում և հայտնի խցիկի պայմաններ՝ սկզբնական պարամետրերի կարգավորումները որոշելու համար: Հետադարձ կապի կառավարումը այնուհետև օգտագործում է իրական ժամանակի չափումներ՝ նստեցման ընթացքում շեղումները շտկելու համար:

Ինտերֆեյսի կառավարումը որոշում է, թե արդյոք առանձին շերտերը դառնում են ֆունկցիոնալ կույտ

Երկու շերտերի միջև եղած միջերեսը հաճախ ավելի կարևոր է, քան յուրաքանչյուր շերտի առանձին ծավալային հատկությունները: Միջերեսում տեղի են ունենում կպչունություն, միջդիֆուզիա, օքսիդացում, կոպտություն, ցանցի անհամապատասխանություն, աղտոտում և լարվածության փոխանցում:

Եթե ​​նախորդ շերտի մակերեսը աղտոտված է կամ քիմիապես անկայուն, հաջորդ շերտը կարող է ցուցաբերել թույլ միջուկագոյացում կամ թույլ կապ։ Եթե էներգետիկ իոնային ռմբակոծությունը չափազանց ուժեղ է, այն կարող է բարելավել խտությունը, բայց նաև առաջացնել կրկնակի փոշեցում, միջերեսային խառնում, արատների առաջացում կամ չափազանց սեղմող լարում։ Եթե այն չափազանց թույլ է, ծածկույթը կարող է զարգացնել ծակոտկեն կամ սյունաձև կառուցվածք։

Հետևաբար, սարքավորումները պետք է ապահովեն շերտային-սպեցիֆիկ կառավարում՝ հիմքի թեքության, իոնային աղբյուրի հզորության, պլազմայի խտության, հիմքի ջերմաստիճանի և անցման ժամանակի համար։ Այս պարամետրերը չպետք է անփոփոխ մնան ամբողջ բազմաշերտ գործընթացի ընթացքում։

Կպչուն շերտը կարող է պահանջել ուժեղ մակերեսային ակտիվացում և համեմատաբար բարձր իոնային օժանդակություն: Զգայուն օպտիկական շերտը կարող է պահանջել ավելի ցածր իոնային էներգիա՝ կլանումը և միջերեսային խառնումը նվազեցնելու համար: Կարծր պաշտպանիչ շերտը կարող է պահանջել պլազմայի խտության կամ շեղման բարձրացում՝ բավարար խտություն և կարծրություն ստանալու համար: Ցածր մակերեսային էներգիայի վերին ծածկույթը կարող է պահանջել ավելի ցածր հիմքի ջերմաստիճան և ուշադիր վերահսկվող նախորդի մատակարարում:

Միջշերտային կոպտությունը կարող է տարածվել նաև կույտի միջով։ Երբ մակերեսային թերությունները կամ հանգուցավոր աճը սկսվում են, հաջորդ շերտերը կարող են դրանք ուժեղացնել։ Հետևաբար, գործընթացը պետք է վերահսկի մասնիկների առաջացումը, աղեղի ճնշումը, աղբյուրի մաքրությունը, ամրակի աղտոտումը և վահանի վիճակը՝ սկսած առաջին շերտից։

Նանոմետրային մասշտաբի բազմաշերտ շերտերի դեպքում ինտերֆեյսի կոպտությունը և միջշերտերի ձևավորումը կարող են անմիջականորեն ազդել օպտիկական կամ էլեկտրոնային կատարողականության վրա, ինչը աղբյուրի կայունությունը, շարժման ճշգրտությունը և ինտերֆեյսի կառավարումը դարձնում է սարքավորումների նախագծումից անբաժանելի։

Լարվածության կառավարումը պետք է հաշվի առնվի նաև ամբողջ կույտի համար: Յուրաքանչյուր նյութ կարող է առաջացնել ձգման կամ սեղմման լարում՝ կախված նստեցման ճնշումից, իոնային էներգիայից, ջերմաստիճանից, միկրոկառուցվածքից և հաստությունից: Նույնիսկ երբ յուրաքանչյուր առանձին շերտի լարումը ընդունելի է, հաստ բազմաշերտ կառուցվածքի կուտակված լարումը կարող է առաջացնել դեֆորմացիա, ճաքեր, շերտազատում կամ օպտիկական աղավաղում:

Հետևաբար, սարքավորումների բաղադրատոմսը պետք է հավասարակշռի շերտերի հաջորդականությունը, նստեցման էներգիան, ջերմաստիճանի պրոֆիլը, հաստության բաշխումը և սառեցման պայմանները: Որոշ կիրառություններում կառուցվածքային կայունությունը բարելավելու համար կարող են ներդրվել լարվածության փոխհատուցման շերտեր կամ աստիճանավորված միջերեսներ:

Բաղադրատոմսերի գործիքավորումը գործընթացի գիտելիքները վերածում է կրկնվող արտադրության

Բազմաշերտ նստեցման ամբողջական համակարգման տրամաբանությունն վերջնական արդյունքում իրականացվում է գործընթացի բաղադրատոմսի և ավտոմատացման-կառավարման ճարտարապետության միջոցով։

Բազմաշերտ բաղադրատոմսը չպետք է պարունակի միայն շերտերի անուններ, նստեցման ժամանակ, գազի հոսք և հզորության կարգավորումներ։ Այն պետք է սահմանի սարքավորումների վիճակի ամբողջական անցումը, ներառյալ պոմպային պայմանները, բազային ճնշման որակավորումը, աղբյուրի կարգավորումը, հիմքի տաքացումը, պլազմային մաքրումը, գազի կայունացումը, հզորության բարձրացումը, փակաղակի աշխատանքը, շարժման համաժամացումը, վերջնակետերի հայտնաբերումը, միջշերտային անցումը, սառեցումը, օդափոխումը և բեռնաթափումը։

Յուրաքանչյուր գործողություն պետք է կապված լինի գործընթացի պայմանների հետ, այլ ոչ թե միայն անցած ժամանակի։ Օրինակ, նստեցումը չպետք է սկսվի պարզապես այն պատճառով, որ պոմպային ժամանակաչափը լրացել է։ Համակարգը պետք է հաստատի, որ ճնշումը, արտահոսքի արագության միտումը, հիմքի ջերմաստիճանը, սառեցման ջրի վիճակը և աղբյուրի պատրաստվածությունը համապատասխանում են պահանջվող պայմաններին։

Նմանապես, հաջորդ շերտը չպետք է սկսվի նախորդ աղբյուրի անջատումից անմիջապես հետո: Կարգավորիչը կարող է անհրաժեշտություն ունենալ ստուգելու, որ նախորդ գազը դուրս է մղվել, նոր գազի հոսքը կայուն է, թիրախն ավարտել է նախնական ցողումը, և հիմքը հասել է ճիշտ դիրքի և ջերմաստիճանի:

Բաղադրատոմսի տարբերակի վերահսկումը նույնպես կարևոր է զանգվածային արտադրության համար: Հզորության, ճնշման, գազի հոսքի, շերտի հաստության, շեղման լարման կամ վերջնակետի չափանիշների փոփոխությունները պետք է գրանցվեն և կապված լինեն համապատասխան արտադրական խմբաքանակի հետ: Սա հնարավորություն է տալիս հետևել թաղանթի կատարողականի փոփոխությանը մինչև սարքավորումների պարամետրերը և գործընթացի փոփոխությունները:

Բազմակի բնութագրերով արտադրանքի համար սարքավորումները պետք է աջակցեն մոդուլային բաղադրատոմսերի կառուցվածքներին: Սովորական գործողությունները, ինչպիսիք են պոմպը, պլազմային մաքրումը, կպչուն շերտերի նստեցումը կամ սառեցումը, կարող են կարգավորվել որպես վերաօգտագործելի գործընթացային մոդուլներ, մինչդեռ արտադրանքին հատուկ շերտերի կույտերը մնում են առանձին կառավարվող:

Ավտոմատացման համակարգը պետք է նաև կառավարի աննորմալ պայմանները՝ համաձայն ընթացիկ շերտի: Հաստ մետաղական շերտի ժամանակ կարճատև աղեղային իրադարձությունը կարող է կարգավորվել ավտոմատ աղեղի ճնշման և շարունակական նստեցման միջոցով: Նույն իրադարձությունը նանոմետրային մասշտաբի օպտիկական շերտի ժամանակ կարող է պահանջել, որ համակարգը կանգնեցնի, փոխհատուցի, կրկնի շերտը կամ նշի խմբաքանակը ստուգման համար:

Այս շերտաճանաչ բացառությունների մշակման տրամաբանությունը կարևոր տարբերություն է հիմնական մեքենայական ավտոմատացման և իրական գործընթացների ավտոմատացման միջև։

Անհատական ​​սարքավորումների կայունությունից մինչև ամբողջ սարքավորումների համապատասխանություն

Սարքավորումների համակարգման վերջնական նպատակը ոչ միայն յուրաքանչյուր գործընթացի քայլը ավտոմատ կերպով ավարտելն է։ Այն ապահովում է, որ տեղադրված բազմաշերտ կույտը հետևողականորեն վերարտադրի նախագծված ֆունկցիոնալ կատարողականությունը։

Սա պահանջում է համակարգում չորս մակարդակներում: Առաջինը վակուումային պոմպերի, փականների, էլեկտրամատակարարման, գազային համակարգերի, աղբյուրների, ջեռուցիչների, շարժման մեխանիզմների, սենսորների և սառեցման շղթաների միջև սարքավորումների համակարգումն է: Երկրորդը մաքրման, ակտիվացման, նստեցման, ռեակցիայի, անցման և սառեցման միջև գործընթացների համակարգումն է: Երրորդը բաղադրատոմսերի, սենսորային ազդանշանների, տագնապի գրառումների, վերջնակետերի արդյունքների և որակի չափումների միջև տվյալների համակարգումն է: Չորրորդը կյանքի ցիկլի համակարգումն է, ներառյալ թիրախի էրոզիան, աղբյուրի պահպանումը, խցիկի մաքրումը, սենսորների կարգաբերումը, ամրակի վիճակը և գործընթացի փոխհատուցումը:

Քանի որ ֆունկցիոնալ ծածկույթները դառնում են ավելի բարդ, սարքավորումների կարողությունները գնալով ավելի շատ կգնահատվեն ամբողջ թաղանթի կույտը կառավարելու ունակությամբ, այլ ոչ թե մեկ նստեցման աղբյուրով։ Կարևոր հարցերը այլևս չեն սահմանափակվի նրանով, թե արդյոք մեքենան կարող է նստեցնել որոշակի նյութ։ Արտադրողները նաև պետք է ցույց տան, թե արդյոք սարքավորումները կարող են պահպանել ինտերֆեյսի որակը, վերահսկել կուտակված լարվածությունը, նվազեցնել խաչաձև աղտոտումը, փոխհատուցել աղբյուրի շեղումը, վերարտադրել սպեկտրալ կամ էլեկտրական աշխատանքը և հասնել խմբաքանակից խմբաքանակ համապատասխանության։

Հետևաբար, բազմաշերտ ֆունկցիոնալ թաղանթի նստեցումը սարքավորումների ճարտարապետության և գործընթացային ճարտարագիտության միջև համակարգված փոխազդեցություն է: Վակուումային կայունությունը ապահովում է շրջակա միջավայրի հիմքը, աղբյուրի և հզորության համակարգումը որոշում է նյութի մատակարարումը, գազի վերահսկողությունը կարգավորում է կազմը, հիմքի շարժումը որոշում է տարածական միատարրությունը, ջերմային և թեքության վերահսկողությունը ազդում է թաղանթի աճի վրա, իսկ տեղում իրականացվող մոնիթորինգը կապում է ծածկույթի իրական արդյունքը նախագծված շերտերի կույտի հետ:

Միայն այն դեպքում, երբ այս ենթահամակարգերը գործում են միասնական գործընթացների կառավարման ռազմավարության ներքո, բազմաթիվ առանձին շերտերը կարող են դառնալ կայուն, կրկնվող և զանգվածային արտադրության ֆունկցիոնալ թաղանթային համակարգ։

- Այս հոդվածը հրապարակվել էվակուումային ծածկույթների սարքավորումների արտադրողՉժենհուա Վակուում