کوره لولهای رسوبدهنده بخار شیمیایی (CVD) در اصل یک سیستم بسیار یکپارچه و پیچیده است، در حالی که یک کوره لولهای استاندارد بهعنوان یک ابزار عمومی-برای پردازش حرارتی عمل میکند.
معماری یک کوره CVD شامل زیرسیستمهای ویژهای است که برای تحویل گاز، کنترل خلاء و شیمی واکنش{0}}جزئیهایی که در کورههای سادهتر که صرفاً برای گرم کردن مواد در یک جو کنترلشده طراحی شدهاند، وجود ندارند.
الزامات خاص فرآیند رسوب بخار شیمیایی (CVD) مستقیماً طراحی ساختاری پیچیده آن را دیکته می کند. هر جزء عملکردی مجزا دارد که فراتر از گرمایش صرف است.
محفظه واکنش و لوله کوره
سیستمهای CVD از لولههای کوره با خلوص بالا (معمولاً از کوارتز ساخته شدهاند) استفاده میکنند تا اطمینان حاصل کنند که هیچ آلایندهای در فرآیند رسوب شیمیایی دخالت نمیکند.
هر دو انتهای این لوله ها با استفاده از فلنج های فولادی ضد زنگ{0}}خلاء بالا آب بندی می شوند. این یک گاز-محیط تنگ-یک نیاز حیاتی برای کنترل گازهای پیش ساز و تخلیه محصولات جانبی در شرایط خلاء ایجاد می کند.
در مقابل، کوره های لوله استاندارد معمولاً از لوله های سرامیکی آلومینا یا مولایت استفاده می کنند. مکانیسمهای آببندی آنها صرفاً برای محتوی گازهای بیاثر طراحی شدهاند، نه برای حفظ یک محیط خلاء بالا.
سیستم های کنترل اتمسفر و فشار
این مهم ترین تمایز ساختاری را تشکیل می دهد. الفکوره لوله CVDدارای یک سیستم کنترل منبع گاز است-معمولاً مجهز به چندین کنترل کننده جریان جرم (MFC)- برای تسهیل اختلاط و تزریق دقیق گازهای پیش ساز واکنشی.
همچنین دارای یک سیستم کنترل خلاء یکپارچه، کامل با پمپها و فشارسنجها است که برای حفظ محیط فشار پایین خاص مورد نیاز برای انجام واکنش رسوبگذاری طراحی شده است.
در مقایسه، کوره های لوله استاندارد دارای پورت های ورودی و خروجی گاز نسبتا ساده هستند. در حالی که برای جلوگیری از اکسید شدن نیاز به تصفیه با گازهای بی اثر-مثل نیتروژن یا آرگون- دارند، توانایی کنترل دقیق ترکیب و فشار گاز را ندارند.
سیستم کنترل دما
کورههای CVD از کنترلکنندههای قابل برنامهریزی هوشمند چندبخشی-استفاده میکنند.
این کنترلکنندهها میتوانند پروفایلهای دمایی پیچیده را اجرا کنند-از جمله نرخهای شیبدار دقیق، زمانهای ماندگاری و نرخهای خنککننده{1}}که برای کنترل رشد و ویژگیهای لایههای نازک رسوبشده حیاتی هستند.
بسیاری از این کورهها دارای طراحی سه ناحیهای هستند که در آن بخش مرکزی لوله و دو انتهای آن بهطور مستقل توسط کنترلکنندههای جداگانه کنترل میشوند.
این پیکربندی یک منطقه وسیعتر از یکنواختی دمایی استثنایی را ایجاد میکند-که یک پیشنیاز حیاتی برای دستیابی به رسوب ثابت در سطح سطوح بزرگ، مانند ویفرهای سیلیکونی است.
در حالی که کورههای چند ناحیهای برای کاربردهای غیر-CVD وجود دارند، کورههای لوله اصلی معمولاً از یک منطقه گرمایشی و کنترلکنندههای سادهتر استفاده میکنند که برای حفظ دمای هدف واحد طراحی شدهاند.
بدنه و خنک کننده کوره
کوره های رسوب بخار شیمیایی (CVD) معمولاً دارای ساختار پوسته کوره دو جداره- مجهز به فن های خنک کننده داخلی هستند. این طراحی پس از تکمیل فرآیند رسوب، خنکسازی سریع را ممکن میسازد.
چنین تغییر دمای سریع یک نیاز فرآیند است. این به "یخ زدن" ساختار لایه نازک رسوبشده کمک میکند، در نتیجه از انتقال فاز ناخواسته یا رشد دانهای که ممکن است در طی یک فرآیند خنکسازی آهسته رخ دهد، جلوگیری میکند.
در مقابل، طرحهای کورههای استاندارد، پایداری حرارتی را در اولویت قرار میدهند و معمولاً از روش خنکسازی آهسته و غیرفعال استفاده میکنند.