氣相沉積爐是一種至關(guān)重要的設(shè)備，它為眾多先進(jìn)材料的制備和材料表面性能的優(yōu)化提供了關(guān)鍵手段。隨著科技的飛速發(fā)展，從電子芯片制造到航空航天材料應(yīng)用，氣相沉積爐的身影無(wú)處不在，對(duì)推動(dòng)各行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步發(fā)揮著不可替代的作用。
一、氣相沉積爐的定義與基本原理
定義：氣相沉積爐，是一種利用氣相沉積技術(shù)，在高溫或特定氣氛環(huán)境下，將氣態(tài)的物質(zhì)在基底材料表面沉積并反應(yīng)，從而形成固態(tài)薄膜或涂層的設(shè)備。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，它能把氣態(tài)的原材料轉(zhuǎn)化為固態(tài)的物質(zhì)附著在其他物體表面，以此改變物體的表面特性。
工作原理：氣相沉積爐的工作基于氣相沉積技術(shù)，主要分為物理氣相沉積（PVD）和化學(xué)氣相沉積（CVD）兩大類型。物理氣相沉積是在高溫下，通過(guò)蒸發(fā)、濺射等物理方法，使金屬或化合物等材料氣化成原子或分子，然后在基底表面沉積并凝聚成薄膜。蒸發(fā)鍍膜就是將鍍膜材料加熱蒸發(fā)，使其原子或分子飛至基底表面凝結(jié)成膜。而化學(xué)氣相沉積則是利用氣態(tài)的化學(xué)物質(zhì)在高溫和催化劑的作用下，在基底表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)的沉積物并逐漸堆積成膜。以在硅片表面沉積二氧化硅薄膜為例，通過(guò)硅烷（SiH?）和氧氣（O?）在高溫下反應(yīng)，生成二氧化硅（SiO?）并沉積在硅片上。
二、氣相沉積爐的結(jié)構(gòu)組成
爐體系統(tǒng)：爐體是氣相沉積爐的主體結(jié)構(gòu)，它需要具備良好的密封性和耐高溫性能。通常采用不銹鋼或耐高溫合金材料制成，以確保在高溫和不同氣體環(huán)境下的穩(wěn)定性。爐體內(nèi)部設(shè)有放置基底材料的工作平臺(tái)，該平臺(tái)可根據(jù)工藝需求進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、升降等運(yùn)動(dòng)，以保證沉積物在基底表面均勻分布。
加熱系統(tǒng)：加熱系統(tǒng)是氣相沉積爐的關(guān)鍵部分，其作用是為氣相沉積過(guò)程提供所需的高溫環(huán)境。常見(jiàn)的加熱方式有電阻加熱、感應(yīng)加熱和射頻加熱等。電阻加熱是通過(guò)電流通過(guò)電阻絲產(chǎn)生熱量，這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，但加熱速度相對(duì)較慢。感應(yīng)加熱則利用電磁感應(yīng)原理，使被加熱物體內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電流從而發(fā)熱，加熱速度快且溫度均勻性好。射頻加熱適用于一些對(duì)溫度控制精度要求極高的工藝，通過(guò)射頻電源產(chǎn)生的高頻電場(chǎng)對(duì)爐內(nèi)氣體和基底材料進(jìn)行加熱。
氣體供應(yīng)與控制系統(tǒng)：氣相沉積過(guò)程需要精確控制各種氣體的流量、壓力和比例。氣體供應(yīng)系統(tǒng)包括氣體儲(chǔ)存罐、氣體輸送管道和閥門等，能將不同的氣體如反應(yīng)氣體、載氣等輸送至爐內(nèi)。氣體控制系統(tǒng)則通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)、壓力傳感器等設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)氣體的流量和壓力，確保氣相沉積過(guò)程的穩(wěn)定性和一致性。在化學(xué)氣相沉積制備氮化硅薄膜時(shí)，需要精確控制硅烷和氨氣的流量比例，以保證薄膜的質(zhì)量和性能。
真空系統(tǒng)：在許多氣相沉積工藝中，需要在真空環(huán)境下進(jìn)行，以減少雜質(zhì)的混入，提高薄膜的質(zhì)量。真空系統(tǒng)主要由真空泵、真空管道和真空計(jì)等組成。真空泵將爐內(nèi)的空氣抽出，使?fàn)t內(nèi)達(dá)到所需的真空度。真空計(jì)則用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)爐內(nèi)的真空度，確保真空環(huán)境符合工藝要求。
