पाठ 11.9कोटिंगअध्याय 11 · कोटिंग और सतह फ़िनिशिंग

CVD कोटिंग

गैसें गर्म सतह पर अभिक्रिया करके फ़िल्म छोड़ती हैं

CVD (केमिकल वेपर डिपॉज़िशन) गर्म सतह पर अभिक्रिया करती गैसों से ठोस फ़िल्म उगाती है। यह कंप्यूटर चिप्स के भीतर की अति-पतली परतें और कई कार्बाइड कटिंग इन्सर्ट पर मज़बूत कोटिंग बनाती है। PVD के उलट, गैस छेदों के भीतर और कोनों के आसपास पहुँचती है, इसलिए हर सतह पर एकसमान कोट चढ़ता है।

फ़ोटो: NASA/GRC, Public domain, स्रोत: Wikimedia Commons

CVD कोटिंग · ट्यूब रिएक्टर, सतह पर अभिक्रिया के क्लोज़-अप के साथघेरे वाले नंबर नीचे दिए चरणों से मेल खाते हैं; नीचे का बॉक्स सतह पर हो रही रसायन क्रिया को बड़ा करके दिखाता है।

यह कैसे काम करती है

पार्ट लोड करें। वेफ़र (चिप्स के लिए सिलिकॉन की पतली डिस्क) या कार्बाइड टूल इन्सर्ट रिएक्टर, यानी सीलबंद ट्यूब या चैंबर, के भीतर रैकों पर रखे जाते हैं।
गर्म करें और गैसें दें। पार्ट को गर्म किया जाता है, थर्मल CVD के लिए आमतौर पर 500–1,100 °C तक। प्रीकर्सर गैसें भीतर आती हैं: वे गैसें जो आपके चाहे परमाणु लाती हैं, जैसे सिलिकॉन के लिए साइलेन या कार्बन के लिए मीथेन।
गर्म सतह पर अभिक्रिया करें। गर्म सतह के पास गैस के अणु टूटते हैं और अभिक्रिया करते हैं। आपके चाहे परमाणु ठोस, मज़बूती से जुड़ी फ़िल्म के रूप में पीछे रह जाते हैं।
उप-उत्पाद बाहर पंप करें। बची हुई गैसें, जैसे हाइड्रोजन या अम्लीय हाइड्रोजन क्लोराइड, बाहर पंप की जाती हैं और छोड़ने से पहले स्क्रबर में साफ़ की जाती हैं।
उगाएँ, फिर ठंडा करें। गैस जिन-जिन सतहों को छूती है, उन सब पर फ़िल्म एकसमान मोटी होती है, चिप्स पर कुछ नैनोमीटर से लेकर टूल इन्सर्ट पर लगभग 5–20 µm तक। फिर रिएक्टर ठंडा होता है और पार्ट बाहर आते हैं।

मुख्य तथ्य

सामग्री: फ़िल्में: सिलिकॉन, सिलिकॉन ऑक्साइड और नाइट्राइड, टंगस्टन, TiN, TiC, एल्युमिना, हीरा, ग्राफ़ीन। पार्ट: सिलिकॉन वेफ़र, कार्बाइड, सिरेमिक, ताप-रोधी धातुएँ
आम पार्ट: चिप वेफ़र, कार्बाइड कटिंग इन्सर्ट, सोलर सेल, ऑप्टिकल और घिसाव वाले पार्ट
पार्ट का आकार: 300 mm तक चौड़े वेफ़र; कुछ सेंटीमीटर के इन्सर्ट; प्रति रन सैकड़ों से हज़ारों पार्ट
सटीकता: कुछ नैनोमीटर से लगभग 20 µm तक की फ़िल्में, बहुत एकसमान, छेदों और खाइयों के भीतर भी
सतह की फ़िनिश: चिकनी और घनी, नीचे की सतह की नकल करती है; टूल कोटिंग स्लेटी, सुनहरी या काली दिखती हैं
किस बैच साइज़ के लिए उपयुक्त: बड़े बैच: प्रति रन सैकड़ों वेफ़र या हज़ारों इन्सर्ट
टूलिंग और मशीन की लागत: ऊँची से बहुत ऊँची: औद्योगिक रिएक्टर सैकड़ों हज़ार से करोड़ों डॉलर के होते हैं, चिप उपकरण सबसे ऊपर
गति: धीमी: टूल-कोटिंग रन आमतौर पर कई घंटे चलता है; चिप की पतली परतों में मिनटों से घंटे लगते हैं

ताक़तें और सीमाएँ

खूबियाँ

गैस जहाँ पहुँचे हर सतह कोट करती है, छेदों के भीतर भी
बहुत एकसमान, घनी फ़िल्में जो मज़बूती से जुड़ती हैं
सिलिकॉन से हीरे तक, सामग्रियों की विशाल श्रृंखला
चिप्स के लिए सटीक नैनोमीटर परतें, या औज़ारों के लिए मोटी घिसाव-रोधी परतें

सीमाएँ

ऊँची गर्मी, अक्सर 1,000 °C के आसपास, कई स्टील और प्लास्टिक को बाहर कर देती है
ज़हरीली, ज्वलनशील या संक्षारक गैसों को सावधानी से संभालना पड़ता है
महँगे रिएक्टर और लंबे रन
मास्क करना कठिन: यह उन जगहों को भी कोट करती है जहाँ आप शायद नहीं चाहते

कहाँ इस्तेमाल होती है

इलेक्ट्रॉनिक्सचिप्स के भीतर विद्युतरोधी और चालक परतें, सोलर सेल
कटिंग टूलकार्बाइड टर्निंग इन्सर्ट पर TiCN और एल्युमिना की मोटी परतें
ऑप्टिक्सकठोर और एंटी-रिफ़्लेक्टिव कोटिंग, कृत्रिम हीरे की खिड़कियाँ
गहनेलैब में उगाए हीरे
एयरोस्पेसएल्युमिनाइड कोटिंग जो टरबाइन ब्लेड को गर्म गैसों से बचाती हैं
शोधग्राफ़ीन शीटें और कार्बन नैनोट्यूब

इसे कैसे पहचानें

एकसमान कोटिंग जो पार्ट के छेदों, खाँचों और पिछली तरफ़ तक पहुँचती है।
मोटी सुनहरी, स्लेटी या काली कोटिंग वाले कार्बाइड इन्सर्ट, जिनकी परतें चटके किनारे पर पट्टियों के रूप में दिखती हैं।
सिलिकॉन वेफ़र के इंद्रधनुषी रंग: पतली फ़िल्में, अक्सर CVD से उगाई गईं, जिनकी मोटाई रंग तय करती है।
लैब में उगाए हीरों के प्रमाणपत्र जिन पर CVD लिखा होता है।