در لایهنشانی دو روش کلی رسوبگذاری فیزیکی و شیمیایی از فاز بخار مطرح است که در اینجا، مروری بر روش عملکرد و اصول کلی فرایند رسوبگذاری شیمیایی از فاز بخار(CVD) است.
رسوبدهی شیمیایی از فاز بخار (Chemical Vapor Deposition) از ابتدا به عنوان یک راه مؤثر برای ساخت طیف وسیعی از قطعات و محصولات، به عنوان یک فرآیند تولید جدید در چندین بخش صنعتی شامل صنعت نیمههادی، صنعت سرامیک و غیره توسعه داده شده است. از دلایل توسعهپذیر بودن روشهای CVD میتوان به توانایی تولید لایههایی با تنوع زیاد، پوشش فلزات، نیمهرساناها و ساخت لایههایی با ترکیبات آلی و غیرآلی اشاره کرد. لایههای ایجاد شده معمولاً در شکل بلوری یا شیشهای (آمورف) و با کنترل خواص مطلوب به دست میآیند.
CVD جزء تکنیکهایی است که به طور نسبی پیشرفت زیادی داشته است. به طور کلی در روش CVD، یک ماده جامد از واکنش شیمیایی در فاز بخار (یا بر سطح بستر) به وجود میآید. در ۴۰ سال گذشته کاربردهای CVD به طور قابل ملاحظهای با تکیه بر جنبههای رسوبگذاری (Deposition) رشد بسیار زیادی داشته است. با پیشرفت فرآیند CVD این تکنیک مهم در پوششدهی، برای تولید لایههای نازک نیمههادیها و پوششهایی با خصوصیات سطحی بهبود یافته استفاده شده است. بهبود در خصوصیاتی همچون محافظت در برابر سایش، خوردگی، اکسید شدن، واکنشهای شیمیایی، تنش حرارتی و فرآیندهای جذب نوترون از این دستهاند.
در سادهترین صورت آن، CVD شامل جریان گاز یا گازهای پیشماده در یک محفظه (Chamber) است. در محفظه فوق یک یا چند سطح گرم که قرار است پوششدهی شوند، وجود دارد. در این روش، واکنشهای شیمیایی بر روی (یا در نزدیکی) سطوح داغ رخ میدهد. در نتیجه رسوب به صورت یک فیلم نازک بر روی سطح به وجود میآید. این فرآیند منجر به تولید مواد شیمیایی میشود. همچنین مواد زائد و محصولات جانبی نیز به وجود میآیند که از محفظه، همراه با گازهای پیشماده که واکنش ندادهاند، خارج میشود. رسوبدهی به طور معمول در دماهای حدود ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد انجام میپذیرد. برخلاف رسوبدهی فیزیکی از فاز بخار (PVD) که فرایندهایی مانند تبخیر، پراکنش و تصعید را شامل میشود، روش CVD دربرگیرنده تغییرات (واکنشهای) شیمیایی در پیشماده (یا بین پیشمادهها) است.
بنابراین CVD یک نام عمومی برای گروهی از فرایندهاست که شامل ایجاد یک لایه نازک توسط واکنش شیمیایی و رسوبدهی لایه جامد بر روی بستر میشود. به طور کلی میتوان گفت در حین فرایند CVD مراحل زیر اتفاق میافتند:
۱٫ حمل و نقل جرمگونههای گازی واکنشدهنده به مجاورت بستر؛
۲٫ انتشار (Diffusion) گونههای واکنشدهنده از طریق لایه مرزی به سطح بستر یا واکنشهای شیمیایی همگن برای تشکیل گونههای حد واسط؛
۳٫ جذب گونههای واکنشدهنده یا حد واسط بر روی سطح بستر؛
۴٫ مهاجرت سطحی، واکنش ناهمگن، ورود اتم (پوششدهی) به سطح در حال رشد و تشکیل محصولات جانبی؛
۵٫ دفع محصولات جانبی در واکنش سطحی؛
۶٫ نفوذ محصولات جانبی به توده گاز؛
۷٫ انتقال محصولات جانبی به خارج از محیط واکنش.
کورههای تیوبی آزمایشگاهی شرکت یاران(سیستم های رسوب دهی شیمیایی از فاز بخار CVD) به صورت سری و در چهار مدل AC (اتمسفر کنترل)، GM (اتمسفر کنترل با قابلیت میکس گازهای احیایی، اکسیدی و خنثی)، MV (اتمسفر کنترل و خلأ با قابلیت میکس گازهای احیایی، اکسیدی و خنثی)، HV ( اتمسفر کنترل و خلأ بالا با قابلیت میکس گازهای احیایی، اکسیدی و خنثی) ساخته میشوند و در موارد کمی بسته به سفارش مشتری تغییراتی در آن اعمال میگردد. به صورت پیش فرض اتصالات دو سر لوله برای دمش گاز، ایجاد خلأ اولیه، اتصال سیستم پیش گرم گاز و شیلدهای نسوز کنترل کننده گرادیان دمایی در منطقه داغ در مجموعه همراه این سیستم ها در نظر گرفته شده است.
این دسته از محصولات شرکت یاران بر اساس سفارش تا دمای اسمی ۱۸۰۰ درجه سانتیگراد (۳۲۷۰ درجه فارنهایت) و همچنین بر اساس نیاز و کاربرد به شکلهای افقی، عمودی، ثابت، دوار و دارای یک یا چند منطقه گرم مجزا تولید می گردند. ابعاد تیوب مورد استفاده (قطر و طول) بر اساس سفارش اخذ شده میباشد. انتخابهایی مانند قابلیت اتصال به کامپیوتر، کورههای بازشونده از بالا، قابلیت کنترل اتمسفر، چرخش محفظه و استفاده به صورت عمودی و … طراحیهای این شرکت را متمایز کرده است.