Trubková pec s chemickou depozicí z plynné fáze (CVD) je v podstatě vysoce integrovaný a sofistikovaný systém, zatímco standardní trubková pec slouží jako obecnější -nástroj pro tepelné zpracování.
Architektura pece CVD zahrnuje specializované subsystémy určené pro dodávky plynu, řízení vakua a komponenty reakční chemie-, které v jednodušších pecích navržených výhradně pro ohřev materiálů v řízené atmosféře chybí.
Specifické požadavky procesu chemické depozice z plynné fáze (CVD) přímo diktují jeho komplexní konstrukční návrh. Každá součást plní odlišnou funkci, která daleko přesahuje pouhé zahřívání.
Reakční komora a trubka pece
CVD systémy využívají pecní trubky vysoké{0}}čistoty (obvykle vyrobené z křemene), aby bylo zajištěno, že žádné kontaminanty nezasahují do procesu chemické depozice.
Oba konce těchto trubek jsou utěsněny pomocí vysokovakuových přírub z nerezové oceli. To vytváří plyn-těsné prostředí-, které je kritickým požadavkem pro kontrolu prekurzorových plynů a evakuaci vedlejších produktů ve vakuu.
Standardní trubkové pece naproti tomu typicky používají keramické trubky z oxidu hlinitého nebo mullitu. Jejich těsnící mechanismy jsou navrženy pouze tak, aby obsahovaly inertní plyny, spíše než aby udržovaly prostředí s vysokým-vakuem.
Systémy řízení atmosféry a tlaku
To představuje nejvýznamnější strukturální rozdíl. ACVD trubková pecobsahuje systém řízení zdroje plynu-typicky vybavený více regulátory hmotnostního toku (MFC)-pro usnadnění přesného míchání a vstřikování reaktivních prekurzorových plynů.
Zahrnuje také integrovaný systém řízení vakua, kompletní s pumpami a tlakoměry, navržený tak, aby udržoval specifické prostředí nízkého tlaku-, které je nutné pro průběh depoziční reakce.
Pro srovnání, standardní trubkové pece mají relativně jednoduché vstupní a výstupní otvory plynu. I když vyžadují proplachování inertními plyny-jako je dusík nebo argon-, aby se zabránilo oxidaci, chybí jim možnost přesné kontroly složení a tlaku plynu.
Systém řízení teploty
CVD pece využívají vícesegmentové inteligentní programovatelné řídicí jednotky.
Tyto řídicí jednotky jsou schopny provádět složité teplotní profily-včetně přesných náběhových rychlostí, dob prodlevy a rychlostí chlazení{1}}, které jsou kritické pro řízení růstu a vlastností nanesených tenkých vrstev.
Mnoho takových pecí má také třízónovou konstrukci, ve které jsou střední část trubky a její dva konce nezávisle ovládány samostatnými ovladači.
Tato konfigurace vytváří širší zónu výjimečné stejnoměrnosti teploty-zásadní předpoklad pro dosažení konzistentní depozice na velkých plochách, jako jsou křemíkové plátky.
Zatímco více{0}}zónové pece existují pro jiné než -CVD aplikace, základní trubkové pece obvykle využívají jednu topnou zónu a jednodušší regulátory, které jsou navrženy tak, aby udržovaly jedinou cílovou teplotu.
Těleso a chlazení pece
Pece s chemickou depozicí z plynné fáze (CVD) se obvykle vyznačují dvoustěnným pláštěm pece, který je vybaven vnitřními chladicími ventilátory. Tato konstrukce umožňuje rychlé chlazení po dokončení procesu nanášení.
Taková rychlá změna teploty je procesním požadavkem; pomáhá „zmrazit“ strukturu naneseného tenkého filmu, čímž zabraňuje nežádoucím fázovým přechodům nebo růstu zrn, ke kterému by jinak mohlo dojít během pomalého procesu chlazení.
Standardní konstrukce pecí naproti tomu upřednostňují tepelnou stabilitu a typicky využívají metodu pomalého pasivního chlazení.