ایل پی ای ری ایکشن چیمبر میں ہاف مون کیا ہے؟

Silicon Carbide (SiC) ایپیٹیکسی سسٹمز میں، ری ایکٹر کے بہت سے اہم اجزاء سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ انڈسٹری سے باہر ناواقف رہتے ہیں۔ ان اجزاء میں سے ایک "ہاف مون" ہے، ایک گریفائٹ پر مبنی ساختی حصہ جو عام طور پر LPE ری ایکشن چیمبرز کے اندر استعمال ہوتا ہے۔

اگرچہ ہاف مون بذات خود ایک ویفر کیریئر نہیں ہے، لیکن یہ اعلی درجہ حرارت کے اپیٹیکسیل نمو کے عمل کے دوران ری ایکٹر کے استحکام کو برقرار رکھنے میں اہم کردار ادا کرتا ہے۔ جیسا کہ SiC سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ بڑے ویفرز اور سخت عمل کے کنٹرول کی طرف بڑھ رہی ہے، اندرونی ری ایکٹر کے اجزاء کے ڈیزائن اور مادی کارکردگی تیزی سے اہم ہو گئی ہے۔

ایل پی ای ری ایکشن چیمبر کو سمجھنا

ایل پی ای (لیکوڈ فیز ایپیٹیکسی) ایک کرسٹل گروتھ تکنیک ہے جو سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں استعمال ہوتی ہے۔ SiC ایپیٹیکسی سسٹمز میں، رد عمل کا چیمبر انتہائی سخت حالات میں کام کرتا ہے جس میں شامل ہیں:

• زیادہ درجہ حرارت
• رد عمل والی گیسیں
• طویل تھرمل سائیکل
• سخت آلودگی کنٹرول
• مستحکم گیس کے بہاؤ کی ضروریات

جدید SiC ایپیٹیکسی سسٹمز جیسے LPE ری ایکٹر مستحکم تھرمل فیلڈ ڈھانچے اور رد عمل کے چیمبر کے اندر گیس کے بہاؤ کے انتظام پر بہت زیادہ انحصار کرتے ہیں۔ یہاں تک کہ درجہ حرارت کی تقسیم یا گیس کے بہاؤ کی یکسانیت میں بھی چھوٹی تبدیلیاں براہ راست ایپیٹیکسیل پرت کے معیار اور ویفر کی مستقل مزاجی کو متاثر کر سکتی ہیں۔

LPE PE1O6 SiC ایپیٹیکسی ری ایکٹر، ایک افقی ہاٹ وال سسٹم جو اعلی درجے کی SiC ویفر کی نشوونما کے لیے استعمال ہوتا ہے۔

چیمبر کے اندر، ایک سے زیادہ گریفائٹ پر مبنی اجزا مل کر کام کرتے ہیں تاکہ اپیٹیکسیل نمو کے لیے ایک کنٹرول شدہ تھرمل اور کیمیائی ماحول بنایا جا سکے۔ ہاف مون ان معاون ساختی اجزاء میں سے ایک ہے۔

اسے "ہاف مون" کیوں کہا جاتا ہے؟

اس حصے کا نام بنیادی طور پر اس کی شکل سے ملتا ہے۔ بہت سے ایل پی ای ری ایکٹرز میں، جب ہاٹ زون ایریا کے ارد گرد نصب کیا جاتا ہے تو جزو آدھے دائرے یا کریسنٹ ڈھانچے کی طرح نظر آتا ہے۔

مختلف سازوسامان بنانے والے قدرے مختلف ڈیزائن استعمال کرتے ہیں۔ ہاف مون کے کچھ حصے موٹے ہوتے ہیں، کچھ میں اضافی سپورٹ ڈھانچے شامل ہوتے ہیں، اور کچھ براہ راست چیمبر کے اندر گھومنے والی اسمبلیوں سے جڑے ہوتے ہیں۔

ری ایکٹر کے اصل نظاموں میں، جیومیٹری کو عام طور پر ایک عالمگیر معیار کی پیروی کرنے کے بجائے تھرمل فیلڈ اور چیمبر لے آؤٹ کے ساتھ مل کر بہتر بنایا جاتا ہے۔

ہاف مون جزو کے افعال

اگرچہ ری ایکٹر کے ڈیزائن مختلف ہیں، ہاف مون کے اجزاء عام طور پر کئی اہم کاموں میں حصہ ڈالتے ہیں۔

1. ری ایکٹر کے ڈھانچے کو سپورٹ کرنا

ایپیٹیکسی ری ایکٹر کے اندر، بہت سے گریفائٹ حصے حرارتی چکروں کے دوران بار بار پھیلتے اور سکڑتے ہیں۔ اس کی وجہ سے، اندرونی معاون اجزاء کی میکانی استحکام طویل پیداوار کے دوران اہم ہو جاتا ہے.

کچھ ری ایکٹر کے ڈیزائنوں میں، ہاف مون اعلی درجہ حرارت کے آپریٹنگ حالات میں قریبی چیمبر کے ڈھانچے کی رشتہ دار پوزیشن کو برقرار رکھنے میں مدد کرتا ہے۔ یہاں تک کہ معمولی خرابی بھی چیمبر کی سیدھ یا عمل کی تکرار کو متاثر کر سکتی ہے۔

2. گیس کے بہاؤ کے استحکام میں مدد کرنا

ایک SiC ری ایکٹر کے اندر گیس کے بہاؤ کا رویہ اس سے زیادہ پیچیدہ ہوتا ہے جو باہر سے ظاہر ہوتا ہے۔ اعلی درجہ حرارت پر، چیمبر کے اندر نسبتاً چھوٹی ساختی تبدیلیاں بھی مقامی بہاؤ کے حالات کو بدل سکتی ہیں۔

ری ایکٹر کے پلیٹ فارم پر انحصار کرتے ہوئے، ہاف مون بالواسطہ طور پر اثر انداز ہو سکتا ہے کہ پروسیس گیسیں کس طرح گرم زون کے علاقے میں حرکت کرتی ہیں۔ یہ ایک وجہ ہے کہ ری ایکٹر کی نشوونما کے دوران اندرونی چیمبر جیومیٹری کو اکثر احتیاط سے بہتر بنایا جاتا ہے۔

3. تھرمل فیلڈ کوآرڈینیشن

جدید ایپیٹیکسی سسٹمز کو احتیاط سے کنٹرول شدہ تھرمل گریڈینٹ کی ضرورت ہوتی ہے۔ چیمبر کے اندر گریفائٹ اجزاء کی ترتیب گرمی کی تقسیم اور تھرمل کارکردگی کو متاثر کرتی ہے۔

ہاف مون کے اجزاء بالواسطہ طور پر متاثر کر سکتے ہیں:

• حرارت کی عکاسی۔
• حرارتی توازن
• مقامی درجہ حرارت کا استحکام
• تھرمل شیلڈنگ کی کارکردگی

یہ بڑے سائز کے ویفر پروسیسنگ کے لیے تیزی سے اہم ہو جاتا ہے۔

4. مکینیکل گردش کے نظام کو سپورٹ کرنا

کچھ ایل پی ای سسٹم epitaxial نمو کے دوران جمع ہونے کی یکسانیت کو بہتر بنانے کے لیے گھومنے والی اسمبلیوں کا استعمال کرتے ہیں۔ ان کنفیگریشنز میں، لوئر ہاف مون کو چیمبر کے اندر قریبی گھومنے یا سپورٹ ڈھانچے کے ساتھ ضم کیا جا سکتا ہے۔

مکینیکل تقاضے کافی حد تک مطالبہ کر سکتے ہیں کیونکہ ری ایکٹر کو اعلی درجہ حرارت اور کیمیائی طور پر رد عمل دونوں حالات میں مسلسل کام کرنا چاہیے۔

کیوں گریفائٹ اب بھی ری ایکٹر سسٹم میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔

آج بھی، گریفائٹ سیمی کنڈکٹر تھرمل فیلڈ ایپلی کیشنز کے لیے سب سے زیادہ عملی مواد میں سے ایک ہے۔ یہ نسبتاً ہلکا ہے، پیچیدہ شکلوں میں مشین بنایا جا سکتا ہے، اور درجہ حرارت پر مستحکم خصوصیات کو برقرار رکھتا ہے جہاں بہت سی دھاتیں ناکام ہو جائیں گی۔

ری ایکٹر مینوفیکچررز کے لیے، ایک اور فائدہ یہ ہے کہ گریفائٹ درست مشینی کے لیے اچھی طرح سے جواب دیتا ہے، جو کہ تنگ چیمبر خالی جگہوں کے اندر نصب اجزاء کے لیے اہم ہے۔

ایک ہی وقت میں، ننگی گریفائٹ کی بھی حدود ہیں۔ ری ایکٹیو پروسیس گیسوں اور بار بار تھرمل سائیکلنگ کے طویل مدتی نمائش کے تحت، سطح آہستہ آہستہ کم ہو سکتی ہے یا ذرات پیدا کر سکتی ہے۔ اس کی وجہ سے، لیپت گریفائٹ ڈھانچے اب عام طور پر جدید SiC epitaxy نظاموں میں استعمال ہوتے ہیں۔

CVD SiC کوٹنگ کا کردار

CVD SiC (کیمیائی بخارات جمع کرنے والی سلیکن کاربائیڈ) کوٹنگ کو SiC ایپیٹیکسی سسٹمز میں گریفائٹ ری ایکٹر کے اجزاء پر بڑے پیمانے پر استعمال کیا جاتا ہے۔

کوٹنگ گریفائٹ کی سطح پر ایک گھنی حفاظتی تہہ بناتی ہے، جس سے بہتری میں مدد ملتی ہے:

• سنکنرن مزاحمت
• سطح کی پاکیزگی
• مزاحمت پہنیں۔
• تھرمل جھٹکا کارکردگی
• عمل میں استحکام

SiC لیپت گریفائٹ اجزاء اب عام طور پر پائے جاتے ہیں:

• susceptors
• ویفر کیریئرز
• چیمبر لائنرز
• گیس کے بہاؤ کے اجزاء
• ہاف مون اسمبلیاں

کیوں مزید کمپنیاں ٹی اے سی کوٹنگز کا مطالعہ کر رہی ہیں۔

حالیہ برسوں میں، TaC کوٹنگ نے اعلی درجے کی سیمی کنڈکٹر تھرمل فیلڈ ایپلی کیشنز، خاص طور پر اعلی درجہ حرارت کے SiC عمل میں زیادہ توجہ مبذول کرنا شروع کر دی ہے۔

ایک وجہ یہ ہے کہ کچھ اگلی نسل کے کرسٹل گروتھ سسٹم ایسے حالات میں کام کرتے ہیں جہاں روایتی کوٹنگ مواد کو طویل عمل کے چکروں میں زیادہ تھرمل اور کیمیائی تناؤ کا سامنا کرنا پڑ سکتا ہے۔

روایتی SiC کوٹنگز کے مقابلے میں، TaC عام طور پر انتہائی اعلی درجہ حرارت پر مضبوط کیمیائی استحکام کو ظاہر کرتا ہے۔ اس کی وجہ سے، محققین اور سازوسامان بنانے والے مستقبل کے اعلی درجہ حرارت والے ری ایکٹر کے نظام کے لیے اس کی صلاحیت کا جائزہ لیتے رہتے ہیں۔

ری ایکٹر کے ارد گرد تھرمل موصلیت کا مواد

ساختی گریفائٹ حصوں کے علاوہ، تھرمل موصلیت کا مواد بھی ری ایکٹر کی کارکردگی کو مضبوطی سے متاثر کرتا ہے۔

سیمی کنڈکٹر سسٹم اکثر استعمال کرتے ہیں:

• نرم گریفائٹ محسوس ہوا۔
• سخت گریفائٹ محسوس ہوا۔
• PAN پر مبنی کاربن فائبر محسوس ہوا۔
• کاربن جامع موصلیت کا مواد

یہ مواد گرمی کے نقصان کو کم کرنے اور طویل نمو کے دوران درجہ حرارت کی مستحکم تقسیم کو برقرار رکھنے میں مدد کرتے ہیں۔

جدید SiC Epitaxy میں بڑھتی ہوئی مانگ

جیسا کہ SiC انڈسٹری 200 ملی میٹر ویفر پلیٹ فارم کی طرف بڑھ رہی ہے، اندرونی ری ایکٹر کے اجزاء کو تھرمل استحکام، جہتی درستگی، اور آلودگی کنٹرول کے لیے تیزی سے سخت تقاضوں کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔

الیکٹرک گاڑیوں، قابل تجدید توانائی کے نظام، اور ہائی فریکوئنسی پاور الیکٹرانکس کی تیز رفتار ترقی SiC ویفرز کی مانگ کو تیز کر رہی ہے۔

جیسا کہ ویفر کا سائز 4 انچ سے 6 انچ اور 8 انچ پلیٹ فارم تک بڑھتا ہے، ری ایکٹر کے اجزاء کو سخت تقاضوں کو پورا کرنا چاہیے:

• جہتی صحت سے متعلق
• کوٹنگ کی یکسانیت
• تھرمل استحکام
• طہارت کنٹرول
• مکینیکل وشوسنییتا

حتیٰ کہ سپورٹنگ چیمبر کے اجزاء جیسے کہ ہاف مون اسمبلیاں تکنیکی طور پر زیادہ مطالبہ کرتی جا رہی ہیں۔

نتیجہ

ایل پی ای ری ایکشن چیمبر کے اندر ہاف مون نسبتاً سادہ گریفائٹ ڈھانچہ دکھائی دے سکتا ہے، لیکن یہ ری ایکٹر کے آپریشن کے کئی اہم پہلوؤں میں حصہ ڈالتا ہے، بشمول تھرمل استحکام، گیس کے بہاؤ کو آرڈینیشن، اور مکینیکل سپورٹ۔

اس کا ارتقاء سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں وسیع تر رجحانات کی بھی عکاسی کرتا ہے: اعلی درجہ حرارت، کلینر پروسیس، بڑے ویفرز، اور زیادہ جدید مادی انجینئرنگ۔

جیسا کہ SiC epitaxy ٹیکنالوجی کی ترقی جاری ہے، ری ایکٹر کے اجزاء اور کوٹنگ ٹیکنالوجیز ممکنہ طور پر مزید خصوصی اور کارکردگی پر مبنی ہو جائیں گی۔