Rúrková pec s chemickým nanášaním z plynnej fázy (CVD) je v podstate vysoko integrovaný a sofistikovaný systém, zatiaľ čo štandardná rúrová pec slúži ako všeobecnejší-účelový nástroj na tepelné spracovanie.
Architektúra pece CVD zahŕňa špecializované podsystémy určené na dodávku plynu, reguláciu vákua a komponenty reakčnej chémie-, ktoré chýbajú v jednoduchších peciach určených výlučne na ohrev materiálov v kontrolovanej atmosfére.
Špecifické požiadavky procesu chemickej depozície z plynnej fázy (CVD) priamo diktujú jeho komplexný konštrukčný návrh. Každý komponent má odlišnú funkciu, ktorá presahuje rámec obyčajného ohrevu.
Reakčná komora a pecná trubica
Systémy CVD využívajú pece vysokej{0}}čistoty (zvyčajne vyrobené z kremeňa), aby sa zabezpečilo, že žiadne kontaminanty nezasahujú do procesu chemického nanášania.
Oba konce týchto rúrok sú utesnené pomocou vysoko vákuových prírub z nehrdzavejúcej ocele. Vytvára sa tak plyno-tesné prostredie-, ktoré je kritickou požiadavkou na kontrolu prekurzorových plynov a evakuáciu vedľajších produktov vo vákuu.
Na rozdiel od toho štandardné rúrkové pece zvyčajne používajú keramické rúrky z oxidu hlinitého alebo mulitu. Ich tesniace mechanizmy sú navrhnuté skôr tak, aby obsahovali inertné plyny, než aby udržiavali prostredie s vysokým-vákuom.
Systémy kontroly atmosféry a tlaku
Toto predstavuje najvýznamnejší štrukturálny rozdiel. ACVD rúrová pecobsahuje systém riadenia zdroja plynu-typicky vybavený viacerými regulátormi hmotnostného toku (MFC)-na uľahčenie presného miešania a vstrekovania reaktívnych prekurzorových plynov.
Zahŕňa tiež integrovaný systém riadenia vákua, kompletný s čerpadlami a tlakomermi, navrhnutými tak, aby udržiavali špecifické prostredie nízkeho tlaku-, ktoré je potrebné na uskutočnenie reakcie usadzovania.
Na porovnanie, štandardné rúrkové pece majú relatívne jednoduché vstupné a výstupné otvory plynu. Aj keď vyžadujú preplachovanie inertnými plynmi-ako je dusík alebo argón-, aby sa zabránilo oxidácii, chýba im možnosť presnej kontroly zloženia a tlaku plynu.
Systém kontroly teploty
CVD pece využívajú-viacsegmentové inteligentné programovateľné ovládače.
Tieto ovládače sú schopné vykonávať zložité teplotné profily-vrátane presných rýchlostí prechodu, časov zotrvania a rýchlostí chladenia{1}}, ktoré sú rozhodujúce pre riadenie rastu a vlastností nanesených tenkých vrstiev.
Mnoho takýchto pecí má tiež trojzónový dizajn, v ktorom sú stredná časť rúry a jej dva konce nezávisle ovládané samostatnými ovládačmi.
Táto konfigurácia vytvára širšiu zónu výnimočnej teplotnej rovnomernosti-, ktorá je kľúčovým predpokladom na dosiahnutie konzistentného nanášania na veľkých plochách, ako sú napríklad kremíkové doštičky.
Zatiaľ čo viac{0}}zónové pece existujú pre ne-CVD aplikácie, základné rúrkové pece zvyčajne využívajú jedinú ohrievaciu zónu a jednoduchšie ovládače, ktoré sú navrhnuté tak, aby udržiavali jednu cieľovú teplotu.
Teleso pece a chladenie
Pece na chemické vylučovanie z plynnej fázy (CVD) majú zvyčajne dvojstennú{0}}štruktúru plášťa pece vybavenú vnútornými chladiacimi ventilátormi. Táto konštrukcia umožňuje rýchle ochladenie po dokončení procesu nanášania.
Takáto rýchla zmena teploty je procesnou požiadavkou; pomáha „zmraziť“ štruktúru naneseného tenkého filmu, čím zabraňuje nežiaducim fázovým prechodom alebo rastu zŕn, ku ktorým by inak mohlo dôjsť počas pomalého chladiaceho procesu.
Štandardné konštrukcie pecí naopak uprednostňujú tepelnú stabilitu a zvyčajne využívajú metódu pomalého pasívneho chladenia.