ویکیوم کوٹنگ کے لیے ماحول کے کنٹرول میں عملی تجربہ

ویکیوم کوٹنگ میں، ماحول کا کنٹرول فلم کے معیار اور عمل کے استحکام کو متاثر کرنے والے سب سے بنیادی عوامل میں سے ایک ہے۔ اگرچہ کوٹنگ چیمبر ویکیوم کے تحت کام کرتا ہے، جمع کرنے کا ماحول مکمل طور پر "گیس سے پاک" جگہ نہیں ہے۔ بقایا گیسیں، عمل کی گیسیں، رد عمل والی گیسیں، گیس کا بہاؤ، کام کرنے کا دباؤ، اور پمپنگ کے حالات پلازما اور جمع ہونے والی نسلوں کے ساتھ مسلسل تعامل کرتے ہیں۔

اصل پیداوار میں، کوٹنگ کے بہت سے نقائص جو ہدف، کیتھوڈ، سبسٹریٹ، یا پاور سپلائی سے متعلق دکھائی دیتے ہیں، بالآخر غیر مستحکم ماحول کے کنٹرول میں واپس آ سکتے ہیں۔ غیر مستحکم فلمی رنگ، ناقص چپکنے، غیر معمولی فلم کی مزاحمت، ضرورت سے زیادہ آرسنگ، فلم کی ناہموار موٹائی، پن ہولز، اور بیچ ٹو بیچ تغیر جیسے مسائل اکثر عمل کے ماحول میں ہونے والی تبدیلیوں کے ساتھ جڑے ہوتے ہیں۔

لہذا، صنعتی پی وی ڈی سسٹمز کے لیے، ماحول کے کنٹرول کو محض گیس کے بہاؤ میٹر کو ایڈجسٹ کرنے کے طور پر نہیں سمجھا جانا چاہیے۔ یہ ایک مربوط عمل ہے جس میں بنیادی دباؤ، گیس کی بقایا ساخت، پروسیس گیس کا بہاؤ، کام کا دباؤ، گیس کا جزوی دباؤ، پمپنگ کنڈکنس، پلازما کی حالت، اور رد عمل والی گیس کی رائے شامل ہیں۔

1. پہلا قدم گیس انجیکشن نہیں ہے، لیکن بیس ویکیوم کو کنٹرول کرنا ہے۔

پیداوار میں ایک عام غلطی ویکیوم چیمبر کی حالت کو نظر انداز کرتے ہوئے پروسیس گیس کے پیرامیٹرز پر توجہ مرکوز کرنا ہے۔

پروسیس گیسوں کو متعارف کرانے سے پہلے، کوٹنگ چیمبر کو مناسب بنیاد کے دباؤ تک پہنچنا چاہیے۔ کافی حد تک کم بیس پریشر بقایا آکسیجن، پانی کے بخارات، ہائیڈرو کاربن اور دیگر آلودگیوں کو کم کرنے میں مدد کرتا ہے۔ یہ بقایا گیسیں جمع ہونے کے عمل میں حصہ لے سکتی ہیں اور بڑھتی ہوئی فلم میں شامل ہو سکتی ہیں، جس سے فلم کی ساخت، مائیکرو اسٹرکچر، آسنجن، اور آپٹیکل یا برقی خصوصیات متاثر ہوتی ہیں۔

یہ خاص طور پر رد عمل PVD عمل کے لیے اہم ہے۔ مثال کے طور پر، نائٹرائڈز یا آکسائیڈز کو جمع کرتے وقت، مطلوبہ رد عمل والی گیس کو چیمبر میں موجود بے قابو آکسیجن یا پانی کے بخارات سے ممتاز کیا جانا چاہیے۔ بصورت دیگر، اصل رد عمل کا ماحول عمل کی ترکیب سے نمایاں طور پر ہٹ سکتا ہے حالانکہ ماس فلو کنٹرولر عام طور پر کام کر رہا ہے۔

عملی پیداوار میں، اگر ایک ہی نسخہ اچانک مختلف کوٹنگ کے نتائج پیدا کرتا ہے، تو پہلا سوال ہمیشہ یہ نہیں ہونا چاہیے کہ آیا ہدف کی طاقت بدل گئی ہے۔ یہ بھی چیک کرنا ضروری ہے کہ آیا بیس پریشر، پمپ ڈاؤن ٹائم، چیمبر کی صفائی، اور گیس کی بقایا حالت بدل گئی ہے۔

2. پمپ-ڈاؤن سلوک ایک اہم عمل کا اشارہ ہے۔

ایک صحت مند ویکیوم سسٹم میں نسبتاً مستحکم اور دوبارہ قابل پمپ-ڈاؤن خصوصیات ہونی چاہئیں۔

اگر چیمبر کو مطلوبہ بنیاد کے دباؤ تک پہنچنے میں معمول سے زیادہ وقت لگتا ہے، تو یہ چیمبر کے اندر گیس کے بڑھنے، آلودگی، ویکیوم لیک، کم پمپ کی کارکردگی، یا ضرورت سے زیادہ نمی کی نشاندہی کر سکتا ہے۔

آؤٹ گیسنگ کے عام ذرائع میں سبسٹریٹ مواد، فکسچر، پولیمر کی باقیات، ویکیوم چکنائی، آلودہ چیمبر کی سطحیں، اور جذب شدہ نمی شامل ہیں۔ کچھ مواد چیمبر کے بظاہر قابل قبول دباؤ تک پہنچنے کے بعد گیسوں کا اخراج جاری رکھ سکتا ہے، جس کے نتیجے میں جمع ہونے کے دوران غیر مستحکم عمل کی صورتحال پیدا ہوتی ہے۔

لہذا، پمپ ڈاؤن ٹائم، حتمی دباؤ، دباؤ میں اضافے کی شرح، اور عمل کے استحکام کے درمیان تعلق ویکیوم سسٹم کی حالت کے بارے میں قیمتی معلومات فراہم کر سکتا ہے۔

پیداواری سازوسامان کے لیے، پمپنگ سسٹم سے الگ تھلگ ہونے کے بعد دباؤ میں اضافے کے رویے کی نگرانی بھی حقیقی رساو اور عام آؤٹ گیسنگ کے درمیان فرق کرنے میں مدد کر سکتی ہے۔ یہ خاص طور پر خرابیوں کا سراغ لگانے کے دوران مفید ہے۔

3. ورکنگ پریشر ٹرانسپورٹ کے ماحول کا تعین کرتا ہے۔

مناسب بیس ویکیوم حاصل کرنے کے بعد، پروسیس گیس متعارف کرائی جاتی ہے اور چیمبر ورکنگ پریشر کے نظام میں داخل ہوتا ہے۔

کام کرنے کا دباؤ براہ راست پھٹے ہوئے ایٹموں، آئنوں اور الیکٹرانوں کے درمیانی آزاد راستے کو متاثر کرتا ہے۔ اس لیے یہ پلازما کی خصوصیات، جمع ہونے کی شرح، آئنائزیشن، ذرہ بکھرنے، اور جمع بہاؤ کی کونیی تقسیم کو متاثر کرتا ہے۔

نسبتاً کم دباؤ پر، پھٹی ہوئی نسلیں کم تصادم کے ساتھ چیمبر کے ذریعے سفر کر سکتی ہیں، جس کے نتیجے میں زیادہ دشاتمک جمع بہاؤ ہوتا ہے۔ یہ بعض ایپلی کیشنز کے لیے فائدہ مند ہو سکتا ہے لیکن پیچیدہ تین جہتی اجزاء پر سایہ دار اثرات کو بڑھا سکتا ہے۔

جیسے جیسے دباؤ بڑھتا ہے، جمع ہونے والی پرجاتیوں اور گیس کے مالیکیولز کے درمیان تصادم زیادہ کثرت سے ہوتا جاتا ہے۔ جمع کرنے کا بہاؤ زیادہ بکھرا ہوا ہو جاتا ہے، جو کہ چھائی ہوئی سطحوں پر کوریج کو بہتر بنا سکتا ہے لیکن جمع کرنے کی کارکردگی کو بھی کم کر سکتا ہے اور فلم کی شکل کو تبدیل کر سکتا ہے۔

نتیجتاً، کام کے دباؤ کو محض ایک قدر کے طور پر نہیں سمجھا جانا چاہیے جسے "درست طریقے سے سیٹ" کرنے کی ضرورت ہے۔ یہ ایک ایسا عمل متغیر ہے جو جمع ہونے والی نسلوں کے نقل و حمل کے حرکیات کو براہ راست متاثر کرتا ہے۔

4. گیس کا بہاؤ اور دباؤ ایک ہی چیز نہیں ہیں۔

عملی PVD آپریشن میں، گیس کے بہاؤ کو عام طور پر ماس فلو کنٹرولر (MFC) کا استعمال کرتے ہوئے کنٹرول کیا جاتا ہے، جبکہ چیمبر پریشر کا تعین گیس ان پٹ اور پمپنگ کی صلاحیت کے درمیان توازن سے کیا جاتا ہے۔

یہ تفریق انتہائی اہم ہے۔

ضروری نہیں کہ گیس کے بہاؤ کی ایک ہی شرح مختلف ویکیوم سسٹم کے حالات میں ایک جیسا کام کرنے کا دباؤ پیدا کرے۔ اگر پمپنگ کی رفتار، تھروٹل والو کی پوزیشن، چیمبر کنڈکٹنس، یا اندرونی گیس کے بہاؤ کا راستہ بدل جاتا ہے، تو نتیجے میں دباؤ بھی بدل سکتا ہے۔

مثال کے طور پر، اگر تھروٹل والو یا پمپنگ سسٹم غیر معمولی طور پر کام کر رہا ہے، تو آپریٹر دباؤ کے انحراف کی تلافی کے لیے گیس کے بہاؤ کو بڑھا سکتا ہے۔ اگرچہ دباؤ عارضی طور پر ہدف کی قیمت پر واپس آسکتا ہے، لیکن گیس کے بہاؤ اور پلازما کے اصل حالات پہلے ہی بدل چکے ہیں۔

لہذا، تجربہ کار پروسیس انجینئر عام طور پر گیس کے بہاؤ اور چیمبر کے دباؤ کو ایک ساتھ مانیٹر کرتے ہیں، بجائے اس کے کہ کسی بھی پیرامیٹر کو واحد پروسیس ریفرنس کے طور پر استعمال کریں۔

5. ری ایکٹیو گیس کنٹرول زیادہ حساس ہے۔

رد عمل والے PVD عمل جیسے TiN، CrN، TiAlN، Al₂O₃، SiO₂، اور دیگر کمپاؤنڈ کوٹنگز کے لیے، ماحول کا کنٹرول کافی زیادہ پیچیدہ ہو جاتا ہے۔

رد عمل والی گیس فلم کی تشکیل میں براہ راست حصہ لیتی ہے۔ نائٹروجن، آکسیجن، ایسٹیلین، میتھین، یا دیگر رد عمل والی گیسیں حتمی فلم کی ساخت کا تعین کرنے کے لیے بخارات بنی ہوئی یا پھٹی ہوئی پرجاتیوں کے ساتھ رد عمل ظاہر کر سکتی ہیں۔

ری ایکٹو-گیس کے جزوی دباؤ میں ایک چھوٹی سی تبدیلی اس وجہ سے فلم کی خصوصیات میں نمایاں تبدیلی پیدا کر سکتی ہے۔

مثال کے طور پر، ناکافی نائٹروجن کے بہاؤ کے نتیجے میں نامکمل نائٹریڈیشن ہو سکتی ہے، جبکہ ضرورت سے زیادہ نائٹروجن جمع ہونے کی شرح، پلازما کی خصوصیات، ہدف کے رویے، اور فلم کی ساخت کو متاثر کر سکتی ہے۔ ری ایکٹیو میگنیٹران سپٹرنگ میں، ضرورت سے زیادہ ری ایکٹیو گیس کا تعارف ہدف زہر کا باعث بھی بن سکتا ہے، جس میں ہدف کی سطح پر ایک کمپاؤنڈ پرت بنتی ہے اور اسپٹرنگ کی خصوصیات کو تبدیل کرتی ہے۔

یہی وجہ ہے کہ رد عمل والے پھٹنے کے لیے اکثر روایتی دھاتی جمع کے مقابلے زیادہ نفیس عمل کے کنٹرول کی ضرورت ہوتی ہے۔

6. ٹارگٹ پوائزننگ ایک عام ماحول پر قابو پانے کا مسئلہ ہے

ری ایکٹیو میگنیٹران سپٹرنگ میں، ٹارگٹ پوائزننگ ماحول کے کنٹرول سے وابستہ سب سے عام مسائل میں سے ایک ہے۔

جب ری ایکٹیو گیس کا جزوی دباؤ ایک خاص حد سے بڑھ جاتا ہے، تو ہدف کی سطح ایک مرکب پرت سے ڈھک سکتی ہے۔ پھر ہدف دھاتی پھٹنے والی حالت سے زہر آلود حالت کی طرف منتقل ہوتا ہے۔

یہ منتقلی اسپٹرنگ ریٹ، ڈسچارج وولٹیج، ڈسچارج کرنٹ، سیکنڈری الیکٹران کے اخراج، جمع ہونے کی شرح، اور فلم کی ساخت میں تبدیلیوں کا سبب بن سکتی ہے۔

مسئلہ زیادہ مشکل ہو جاتا ہے کیونکہ ری ایکٹیو گیس کے بہاؤ اور ہدف کی حالت کے درمیان تعلق اکثر نان لائنر ہوتا ہے۔ گیس کے بہاؤ میں ایک چھوٹی سی تبدیلی عمل کی حالت میں غیر متناسب بڑی تبدیلی پیدا کر سکتی ہے۔

اعلی حجم کی پیداوار کے لیے، صرف ایک مقررہ رد عمل والے گیس کے بہاؤ پر انحصار کرنا ناکافی ہو سکتا ہے۔ زیادہ جدید نظام آپٹیکل اخراج، خارج ہونے والی خصوصیات، جزوی دباؤ کی پیمائش، یا رد عمل کی جمع کرنے والی کھڑکی کو مستحکم کرنے کے لیے دوسرے عمل کے سگنل کی بنیاد پر بند لوپ کنٹرول کا استعمال کر سکتے ہیں۔

7. چیمبر کی صفائی ماحول کے استحکام کو براہ راست متاثر کرتی ہے۔

ماحول کا کنٹرول صرف گیس کی فراہمی کے نظام پر منحصر نہیں ہے۔ کوٹنگ چیمبر کی اندرونی حالت بھی اتنی ہی اہم ہے۔

بار بار پروڈکشن سائیکل کے دوران، کوٹنگ کا مواد آہستہ آہستہ چیمبر کی دیواروں، شیلڈز، سبسٹریٹ فکسچر اور دیگر اندرونی اجزاء پر جمع ہوتا ہے۔ یہ ذخائر ذرات کی آلودگی یا باہر گیس کے ذرائع بن سکتے ہیں۔ کچھ ذخائر پراسیس گیسوں کے ساتھ بھی رد عمل ظاہر کر سکتے ہیں یا بعد میں ہیٹنگ اور پلازما آپریشن کے دوران پہلے جذب شدہ گیسوں کو چھوڑ سکتے ہیں۔

یہ بتدریج اصل چیمبر کے ماحول کو تبدیل کر سکتا ہے یہاں تک کہ جب عمل کی ترکیب میں کوئی تبدیلی نہ ہو۔

اس وجہ سے، چیمبر کی باقاعدہ صفائی، شیلڈ کی تبدیلی، فکسچر کی دیکھ بھال، اور ویکیوم سیل کا معائنہ ماحول کے انتظام کے ضروری حصے ہیں۔

ایک مستحکم PVD عمل محض ایک مستحکم نسخہ کا نتیجہ نہیں ہے۔ یہ چیمبر کے اندر نسبتاً مستحکم جسمانی ماحول کو برقرار رکھنے پر منحصر ہے۔

8. گیس کی تقسیم اتنی ہی اہمیت رکھتی ہے جتنا کہ گیس کی مقدار

ایک اور عملی مسئلہ یہ ہے کہ چیمبر میں داخل ہونے والی گیس کی کل مقدار یکساں عمل کے ماحول کی ضمانت نہیں دیتی۔

گیس انلیٹ، شاور ہیڈ، بافل، پمپنگ پورٹ، تھروٹل والو، اور سبسٹریٹ ہولڈر کا ڈیزائن اور پوزیشن اس بات کا تعین کرتی ہے کہ چیمبر کے اندر گیس کیسے تقسیم کی جاتی ہے۔

ناقص گیس کی تقسیم ری ایکٹیو گیس کے ارتکاز یا پلازما کی کثافت میں مقامی تغیرات پیدا کر سکتی ہے۔ نتیجہ سبسٹریٹ پر مختلف پوزیشنوں پر مختلف فلمی کمپوزیشن یا موٹائی ہو سکتی ہے۔

یہ خاص طور پر بڑے ایریا کوٹنگ سسٹمز اور زیادہ لوڈنگ کی گنجائش والے پروڈکشن آلات کے لیے اہم ہے۔

لہذا، ویکیوم کوٹنگ مشین کو بہتر بناتے وقت، گیس کے بہاؤ کے ڈیزائن کو پلازما سورس کنفیگریشن، سبسٹریٹ کی گردش، پمپنگ جیومیٹری، اور چیمبر کی ساخت کے ساتھ مل کر غور کیا جانا چاہیے۔

9. جب کوٹنگ اچانک بدل جائے تو پہلے ماحول کو چیک کریں۔

اصل پیداوار میں، کوٹنگ کے مسائل اکثر رنگ، سختی، چپکنے، فلم کی موٹائی، یا برقی کارکردگی میں اچانک تبدیلی کے طور پر ظاہر ہوتے ہیں۔

جب ایسا ہوتا ہے تو، جمع کرنے کی طاقت، سبسٹریٹ تعصب، یا جمع کرنے کے وقت کو فوری طور پر ایڈجسٹ کرنے کا لالچ ہوتا ہے۔ تاہم، ماحول سے متعلق متغیرات کو پہلے چیک کیا جانا چاہیے۔

ایک عملی ٹربل شوٹنگ ترتیب یہ ہے کہ موجودہ پروڈکشن ڈیٹا کا عام عمل کی حالت سے موازنہ کیا جائے: بیس پریشر، پمپ ڈاؤن ٹائم، ورکنگ پریشر، پروسیس گیس فلو، ری ایکٹیو گیس فلو، تھروٹل والو پوزیشن، ڈسچارج وولٹیج/کرنٹ، سبسٹریٹ درجہ حرارت، اور جمع کرنے کی شرح۔

اگر ان پیرامیٹرز میں سے کوئی ایک بدل گیا ہے، تو یہ صرف کوٹنگ کی ترکیب میں ترمیم کرنے سے زیادہ براہ راست وضاحت فراہم کر سکتا ہے۔

خاص طور پر، اگر گیس کے بہاؤ کی ترتیب میں کوئی تبدیلی نہیں ہے لیکن چیمبر کا دباؤ بدل گیا ہے، تو مسئلہ خود کوٹنگ میٹریل کے بجائے پمپنگ سسٹم، پریشر کنٹرول والو، گیس سپلائی، چیمبر کنڈکٹنس، یا لیکیج کی حالت میں پڑ سکتا ہے۔

10. ماحول کا کنٹرول بالآخر سسٹم کنٹرول کا مسئلہ ہے۔

صنعتی ویکیوم کوٹنگ سے حاصل ہونے والے عملی تجربے سے پتہ چلتا ہے کہ ماحول کے کنٹرول کو مجموعی ویکیوم سسٹم سے الگ نہیں کیا جا سکتا۔

ویکیوم پمپ چیمبر کی پمپنگ کی صلاحیت کا تعین کرتے ہیں۔ گیس کی ترسیل کا نظام گیس ان پٹ کا تعین کرتا ہے۔ تھروٹل والو گیس کے بہاؤ اور چیمبر کے دباؤ کے درمیان تعلق کو منظم کرتا ہے۔ پلازما کا ذریعہ اس بات کا تعین کرتا ہے کہ گیس کس طرح آئنائزڈ ہے اور جمع ہونے والی نسلوں کے ساتھ تعامل کرتی ہے۔ سبسٹریٹ سسٹم اس بات کا تعین کرتا ہے کہ ورک پیس پلازما کے ساتھ کیسے تعامل کرتا ہے۔

یہ نظام بیک وقت کام کرتے ہیں، اور ایک پیرامیٹر میں تبدیلی کئی دوسرے کو متاثر کر سکتی ہے۔

لہذا، ایک بالغ PVD عمل کو کسی ایک مقررہ پیرامیٹر پر انحصار کرنے کے بجائے ایک مستحکم عمل ونڈو قائم کرنا چاہیے۔ مقصد اس بات کو یقینی بنانا ہے کہ ویکیوم پریشر، گیس کا بہاؤ، پلازما کی خصوصیات، سبسٹریٹ حالات، اور جمع کرنے کے پیرامیٹرز پوری پیداوار میں ایک کنٹرول شدہ رینج کے اندر رہیں۔

نتیجہ

ماحول کا کنٹرول مستحکم ویکیوم کوٹنگ کے بنیادی عناصر میں سے ایک ہے۔ بیس پریشر اور بقایا گیس کے انتظام سے لے کر ورکنگ پریشر، گیس کا بہاؤ، ری ایکٹیو-گیس جزوی دباؤ، ٹارگٹ پوائزننگ، اور چیمبر کی صفائی تک، ہر ایک عنصر حتمی کوٹنگ کو متاثر کر سکتا ہے۔

روایتی PVD جمع کرنے کے لئے، مستحکم ماحول کے حالات دوبارہ قابل فلم کی ترقی کے لئے ایک بنیاد فراہم کرتے ہیں. رد عمل سے پھٹنے اور دیگر پلازما کی مدد سے چلنے والے عمل کے لیے، ماحول کا عین مطابق کنٹرول اور بھی اہم ہو جاتا ہے کیونکہ گیس کی ساخت فلم کی تشکیل میں براہ راست حصہ لیتی ہے۔

ماحول کے کنٹرول کا اصل مقصد صرف ایک خاص دباؤ یا گیس کے بہاؤ کی قدر کو برقرار رکھنا نہیں ہے۔ یہ ایک مستحکم اور دوبارہ پیدا کرنے کے قابل جمع ماحول کو قائم کرنا ہے جس میں پلازما، جمع کرنے والی نسلیں، سبسٹریٹ اور رد عمل کا ماحول ایک کنٹرول شدہ حالت میں رہتا ہے۔

صنعتی ویکیوم کوٹنگ کے آلات کے لیے، اس کے لیے ویکیوم پمپنگ سسٹم، گیس ڈلیوری سسٹم، پریشر کنٹرول سسٹم، پلازما سورس، چیمبر اسٹرکچر، اور پروسیس کنٹرول سافٹ ویئر کے مربوط ڈیزائن کی ضرورت ہوتی ہے۔

-یہ مضمون کی طرف سے شائع کیا گیا تھاویکیوم کوٹنگ کا سامان تیار کرنے والازینہوا ویکیوم