Un forn de tub de deposició de vapor químic (CVD) és, en essència, un sistema altament integrat i sofisticat, mentre que un forn de tub estàndard serveix com a eina de propòsit més general-per al processament tèrmic.
L'arquitectura d'un forn CVD incorpora subsistemes especialitzats dedicats al subministrament de gas, al control del buit i als components de la química de la reacció-que estan absents en els forns més senzills dissenyats únicament per escalfar materials en una atmosfera controlada.
Els requisits específics del procés de deposició de vapor químic (CVD) dicten directament el seu complex disseny estructural. Cada component compleix una funció diferent que s'estén molt més enllà del simple escalfament.
Cambra de reacció i tub del forn
Els sistemes CVD utilitzen tubs de forn d'alta -puresa (normalment construïts amb quars) per garantir que cap contaminant interfereixi amb el procés de deposició química.
Els dos extrems d'aquests tubs estan segellats amb brides d'acer inoxidable d'alt-buit. Això crea un-entorn estanc als gasos-un requisit crític per controlar els gasos precursors i evacuar els subproductes en condicions de buit.
Els forns de tub estàndard, en canvi, solen emprar tubs de ceràmica d'alúmina o mullita. Els seus mecanismes de segellat estan dissenyats només per contenir gasos inerts, en lloc de mantenir un entorn de buit elevat-.
Sistemes de control d'atmosfera i pressió
Aquesta és la distinció estructural més significativa. AForn de tubs CVDinclou un sistema de control de la font de gas-normalment equipat amb diversos controladors de flux massiu (MFC)-per facilitar la barreja i la injecció precises de gasos precursors reactius.
També incorpora un sistema de control de buit integrat, complet amb bombes i manòmetres, dissenyat per mantenir l'entorn específic de baixa pressió-necessari perquè es produeixi la reacció de deposició.
En comparació, els forns de tub estàndard presenten ports d'entrada i sortida de gas relativament senzills. Tot i que requereixen purgues amb gasos inerts-com el nitrogen o l'argó-per evitar l'oxidació, no tenen la capacitat de controlar amb precisió la composició i la pressió del gas.
Sistema de control de temperatura
Els forns CVD utilitzen controladors programables intel·ligents multi-segments.
Aquests controladors són capaços d'executar perfils de temperatura complexos-incloent velocitats de rampa precises, temps de permanència i velocitats de refredament-que són fonamentals per controlar el creixement i les propietats de les pel·lícules primes dipositades.
Molts d'aquests forns també presenten un disseny de tres-zones, on la secció central del tub i els seus dos extrems estan controlats de manera independent per controladors separats.
Aquesta configuració estableix una zona més àmplia d'excepcional uniformitat de temperatura-un requisit previ crucial per aconseguir una deposició consistent a grans superfícies, com ara les hòsties de silici.
Tot i que existeixen forns multi-zones per a aplicacions que no són-CVD, els forns de tub bàsics solen utilitzar una sola zona de calefacció i controladors més senzills, dissenyats per mantenir una sola temperatura objectiu.
Cos del forn i refrigeració
Els forns de deposició de vapor químic (CVD) solen tenir una estructura de closca de forn de doble-paret equipada amb ventiladors de refrigeració interns. Aquest disseny permet un refredament ràpid un cop finalitzat el procés de deposició.
Aquest canvi ràpid de temperatura és un requisit del procés; ajuda a "congelar" l'estructura de la pel·lícula fina dipositada, evitant així les transicions de fase no desitjades o el creixement del gra que d'altra manera es podrien produir durant un procés de refredament lent.
Els dissenys de forn estàndard, en canvi, prioritzen l'estabilitat tèrmica i solen emprar un mètode de refrigeració passiva i lenta.