Un cuptor cu tuburi de depunere chimică în vapori (CVD) este, în esență, un sistem extrem de integrat și sofisticat, în timp ce un cuptor cu tuburi standard servește ca un instrument cu scop mai general-pentru prelucrarea termică.
Arhitectura unui cuptor CVD încorporează subsisteme specializate dedicate livrării de gaz, controlului vidului și componentelor chimiei reacțiilor-care sunt absente în cuptoarele mai simple concepute exclusiv pentru încălzirea materialelor într-o atmosferă controlată.
Cerințele specifice ale procesului de depunere în vapori chimici (CVD) dictează în mod direct proiectarea sa structurală complexă. Fiecare componentă îndeplinește o funcție distinctă care se extinde cu mult dincolo de simpla încălzire.
Camera de reacție și tubul cuptorului
Sistemele CVD utilizează tuburi de cuptoare cu puritate înaltă-(de obicei construite din cuarț) pentru a se asigura că niciun contaminant nu interferează cu procesul de depunere chimică.
Ambele capete ale acestor tuburi sunt sigilate folosind flanșe din oțel inoxidabil cu vid înalt-. Acest lucru creează un-mediu etanș la gaze-o cerință critică pentru controlul gazelor precursoare și evacuarea produselor secundare în condiții de vid.
Cuptoarele cu tuburi standard, în schimb, utilizează de obicei tuburi ceramice de alumină sau mullit. Mecanismele lor de etanșare sunt concepute doar pentru a conține gaze inerte, mai degrabă decât pentru a menține un mediu de-vid înalt.
Sisteme de control al atmosferei și presiunii
Aceasta constituie cea mai semnificativă distincție structurală. OCuptor cu tuburi CVDdispune de un sistem de control al sursei de gaz-de obicei echipat cu mai multe controloare de flux de masă (MFC)-pentru a facilita amestecarea și injectarea precisă a gazelor precursoare reactive.
De asemenea, încorporează un sistem integrat de control al vidului, complet cu pompe și manometre, conceput pentru a menține mediul specific de joasă presiune-necesar pentru ca reacția de depunere să aibă loc.
În comparație, cuptoarele cu tuburi standard au orificii de intrare și ieșire a gazului relativ simple. Deși necesită purjare cu gaze inerte-cum ar fi azotul sau argonul-pentru a preveni oxidarea, nu au capacitatea de a controla precis compoziția și presiunea gazului.
Sistem de control al temperaturii
Cuptoarele CVD folosesc controlere programabile inteligente cu mai multe-segmente.
Aceste controlere sunt capabile să execute profiluri de temperatură complexe-inclusiv rate precise de rampă, timpi de staţionare şi viteze de răcire-care sunt esenţiale pentru guvernarea creşterii şi proprietăţilor peliculelor subţiri depuse.
Multe astfel de cuptoare au, de asemenea, un design cu trei-zone, în care secțiunea centrală a tubului și cele două capete ale acestuia sunt controlate independent de controlere separate.
Această configurație stabilește o zonă mai largă de uniformitate excepțională a temperaturii-o condiție prealabilă crucială pentru obținerea unei depuneri consistente pe suprafețe mari, cum ar fi plachetele de siliciu.
În timp ce cuptoarele cu mai multe-zone există pentru aplicații non-CVD, cuptoarele cu tuburi de bază utilizează de obicei o singură zonă de încălzire și regulatoare mai simple, concepute pentru a menține o singură temperatură țintă.
Corpul cuptorului și răcirea
Cuptoarele de depunere chimică în vapori (CVD) au în mod obișnuit o structură de carcasă a cuptorului cu dublu-pereți, echipată cu ventilatoare de răcire interne. Acest design permite răcirea rapidă odată ce procesul de depunere este finalizat.
O astfel de schimbare rapidă a temperaturii este o cerință a procesului; ajută la „înghețarea” structurii peliculei subțiri depuse, prevenind astfel tranzițiile nedorite de fază sau creșterea boabelor care altfel ar putea apărea în timpul unui proces de răcire lent.
În schimb, modelele standard ale cuptorului acordă prioritate stabilității termice și folosesc de obicei o metodă de răcire lentă, pasivă.