Трубчатая печь химического осаждения из паровой фазы (CVD) по сути представляет собой высокоинтегрированную и сложную систему, тогда как стандартная трубчатая печь служит инструментом более общего-назначения для термической обработки.
Архитектура печи CVD включает в себя специализированные подсистемы, предназначенные для подачи газа, контроля вакуума и компонентов химической реакции,-которые отсутствуют в более простых печах, предназначенных исключительно для нагрева материалов в контролируемой атмосфере.
Особые требования процесса химического осаждения из паровой фазы (CVD) напрямую диктуют его сложную структурную конструкцию. Каждый компонент выполняет определенную функцию, выходящую далеко за рамки простого нагрева.
Реакционная камера и трубка печи
В системах CVD используются печи высокой-чистоты (обычно изготовленные из кварца), чтобы гарантировать, что никакие загрязнения не мешают процессу химического осаждения.
Оба конца этих трубок герметизированы фланцами из нержавеющей стали,-высоковакуумными. Это создает газонепроницаемую -среду-, что является важнейшим требованием для контроля газов-прекурсоров и удаления побочных продуктов в условиях вакуума.
В стандартных трубчатых печах, напротив, обычно используются трубы из оксида алюминия или муллита. Их механизмы уплотнения предназначены просто для удержания инертных газов, а не для поддержания среды высокого-вакуума.
Системы контроля атмосферы и давления
Это представляет собой наиболее существенное структурное различие. АCVD трубчатая печьоснащен системой управления источником газа,-обычно оснащенной несколькими регуляторами массового расхода (MFC)-, чтобы облегчить точное смешивание и впрыск реактивных газов-прекурсоров.
Он также включает в себя интегрированную систему контроля вакуума в комплекте с насосами и манометрами, предназначенную для поддержания определенного низкого-давления, необходимого для проведения реакции осаждения.
Для сравнения, стандартные трубчатые печи имеют относительно простые отверстия для входа и выхода газа. Хотя они требуют продувки инертными газами,-такими как азот или аргон-, чтобы предотвратить окисление, им не хватает возможности точного контроля над составом газа и давлением.
Система контроля температуры
В печах CVD используются много-интеллектуальные программируемые контроллеры.
Эти контроллеры способны создавать сложные температурные профили,-включая точную скорость изменения температуры, время выдержки и скорость охлаждения,-которые имеют решающее значение для управления ростом и свойствами осаждаемых тонких пленок.
Многие такие печи также имеют трехзонную конструкцию, в которой центральная часть трубы и два ее конца независимо управляются отдельными контроллерами.
Такая конфигурация создает более широкую зону исключительной однородности температуры-, что является важнейшим условием для достижения равномерного осаждения на большие площади поверхности, например кремниевых пластин.
Хотя существуют многозонные печи, не предназначенные для-CVD-применений, в базовых трубчатых печах обычно используется одна зона нагрева и более простые контроллеры, предназначенные для поддержания единой заданной температуры.
Корпус печи и охлаждение
Печи химического осаждения из паровой фазы (CVD) обычно имеют конструкцию корпуса с двойными-стенками и внутренними охлаждающими вентиляторами. Такая конструкция обеспечивает быстрое охлаждение после завершения процесса осаждения.
Такое быстрое изменение температуры является технологическим требованием; это помогает «заморозить» структуру нанесенной тонкой пленки, тем самым предотвращая нежелательные фазовые переходы или рост зерен, которые в противном случае могли бы произойти во время медленного процесса охлаждения.
В стандартных конструкциях печей, напротив, приоритет отдается термической стабильности и обычно используется метод медленного пассивного охлаждения.