化學氣相沉積(CVD)系統(如用于制備半導體薄膜、金剛石涂層)通過高溫(500-1200℃)與氣態前驅體(如硅烷、甲烷)反應,在基底表面沉積薄膜(厚度10nm-10μm)。但其精密結構(如真空腔體、加熱爐、氣體管路)長期運行易出現沉積污染、部件老化等問題,日常“體檢”是保障沉積質量(如薄膜均勻性<5%)與設備壽命(>5年)的關鍵。
體檢一:真空系統——泄漏與抽速檢測
CVD系統的真空腔體需維持低壓力(通常10?³-10??Pa),真空泵(如分子泵、機械泵)的抽速與密封性直接影響沉積環境。每日開機前用真空計(如皮拉尼計)檢測腔體本底壓力(正常<10Pa,若>50Pa說明存在微漏或泵失效)。每周進行氦質譜檢漏(用氦氣噴霧腔體表面,檢測儀靈敏度<10??Pa·m³/s),重點檢查法蘭連接處(O型圈是否老化,彈性下降需更換)、真空管路焊縫(是否有砂眼)。每月清理真空泵油(若油顏色變黑或有沉淀,更換同型號泵油,避免油污反流污染腔體)。
體檢二:加熱系統——溫度均勻性與元件狀態
加熱爐(如石墨發熱體、電阻絲)需將基底加熱至目標溫度(偏差<±3℃),溫度均勻性(腔體內不同位置溫差<5℃)是薄膜質量的關鍵。每日檢查加熱元件外觀(石墨發熱體有無裂紋,電阻絲是否斷股),用紅外測溫儀測量腔體不同位置溫度(如中心與邊緣溫差>10℃需調整加熱功率分布)。每季度校準溫度傳感器(如熱電偶,對比標準溫度計,誤差>±2℃需更換),并檢查熱電偶與控制系統的連接線(是否氧化,接觸不良會導致溫度顯示異常)。
體檢三:氣體管路——泄漏與流量控制
前驅體氣體(如硅烷易燃易爆)的流量精度(偏差<±1%)與管路密封性直接影響沉積速率與安全。每日用肥皂水檢查氣體管路接頭(如減壓閥、質量流量控制器接口),冒泡處為漏點(需緊固或更換密封墊)。每周用標準氣體(如氮氣,流量設定100sccm)測試質量流量控制器(MFC)精度(實際流量與設定值偏差>±2%需校準或更換)。每月清理管路內壁(用惰性氣體吹掃,避免前驅體殘留聚合堵塞,如硅烷殘留會形成SiO?顆粒)。
體檢四:沉積腔體——污染與部件磨損
腔體內壁的沉積物(如未反應的前驅體聚合物)會導致顆粒污染(薄膜表面顆粒數>10個/cm²),影響薄膜純度。每批次生產后檢查腔體內部(用顯微鏡觀察,重點區域為基底放置臺、氣體噴嘴),若發現明顯沉積(厚度>1μm),需進行原位等離子體清洗(通入Ar/O?混合氣體,功率50-100W,處理10分鐘)或拆解清理(用無塵布蘸取有機溶劑擦拭,禁止用鋼絲球刮擦)。同時,檢查基底托盤(如石墨托)是否變形(平整度偏差>0.1mm會導致基底受熱不均),旋轉軸(若有)是否磨損(間隙>0.2mm需更換軸承)。
通過這些日常“體檢”,CVD系統能始終保持高精度沉積(薄膜厚度偏差<±1nm)、低污染(顆粒數<5個/cm²)的運行狀態,為材料制備提供可靠保障。