小型双炉体可滑动管式炉PECVD系统
小型双炉体可滑动管式炉 PECVD 系统由两套独立温区的管式炉、高纯石英反应管、13.56 MHz 射频电源、多路质量流量计（MFC）供气单元、高真空获得及测量系统、以及滑动轨道组成。两炉体可沿轨道快速靠拢/分离，实现“升温-降温”无缝衔接，满足低温等离子体增强化学气相沉积（PECVD）对快速热循环和短工艺节拍的需求。整机占地 <0.8 m²，220 V 单相供电，特别适合实验室使用。
小型双炉体可滑动管式炉 PECVD 系统以“小尺寸、低能耗、快节拍”为核心优势，在 100–900 ℃ 范围内实现高质量薄膜的低温沉积，是高校、研究所及初创企业开展新型薄膜器件研发与中小批量试制的理想平台。
核心特点
1、双炉体滑动设计
电动/手动双模式,单炉滑动行程 0–600 mm,1 min 内完成位置切换
一炉高温成膜时,另一炉可提前预冷或装样,节拍缩短 40 % 以上
2、独立双温区
每段温区 200 mm,各自 30 段 PID 可编程,恒温区长度 ≥250 mm
最快升温 20 ℃/min,≤10 ℃/min 推荐,控温精度 ±1 ℃
3、低温等离子体增强
13.56 MHz RF 电源 0–500 W 连续可调,反射功率 <2 %,自动匹配
成膜温度比传统 CVD 降低 200–400 ℃,适用于不耐高温基底
4、高真空 & 多路供气
机械泵 + 分子泵机组,极限真空 5×10-1 Pa,数字复合真空计
1–8 路 MFC(0–10 SLM 任选),精度 ±1 % F.S.,双卡套密封
5、安全与扩展
炉盖行程开关、超温/断偶/漏电三重保护;石英管两端不锈钢水冷法兰
预留 KF25 备用口,可扩展等离子体刻蚀、清洗或 ALD 功能模块
典型用途
1、半导体/微纳电子
低温沉积 SiO2、SiN2、a-Si:H、SiON 等钝化层、栅介质或掩膜层
2、光电器件
制备太阳能电池减反射膜、LED 表面钝化层、OLED 封装层
3、二维材料 & 新能源
石墨烯、MoS2 等低温包覆;固态电解质界面层、锂金属保护薄膜
4、传感器 & MEMS
生长应力可控的绝缘/防腐层,提高器件长期稳定性与成品率
5、教学与科研
工艺参数开放,支持快速更换前驱体,适合薄膜工艺机理、等离子体诊断等课题研究
小型双炉体可滑动管式炉PECVD系统主要技术参数
| 设备名称 | 小型双炉体可滑动管式炉PECVD系统 |
| 电炉型号 | STR TF60400-12D-PE |
| 电炉结构 | 单温区管式炉+双温区管式炉+射频电源,炉体可滑动 |
| 总功率 | 9 kW（炉子 7.2 kW + PE 0.5 kW + 真空系统 0.8 kW + 其它） |
| 炉管材质 | 高纯石英管 |
| 炉管尺寸 | Φ60 × 2400 mm（管径可选） |
| 炉管密封 | 法兰套件 |
| 电源电压 | 220 V 单相 |
| 加热元件 | 高温合金电阻丝 |
| 控制方式 |
宇电程序控温仪表（标配），30 段程序控温，智能 PID 调节。 |
| 最高温度 | 1200 ℃ |
| 额定温度 | 1100 ℃ |
| 升温速率 | ≤20 ℃/min（可定制），建议≤10 ℃/min |
| 热电偶 | K 型（单温区加热炉：1 支；双温区加热炉 ：2 支,） |
| 温区长度 | 单温区加热炉：300 mm；双温区加热炉：200mm + 200mm |
| 恒温区 | 单温区加热炉：100 mm；双温区加热炉：250 mm |
| 四周表面温度 | ≤45 ℃ |
射频电源（等离子体发生器）
| 项目 | 参数 |
|---|---|
| 功率输出范围 | 0–500 W |
| 最大反射功率 | 200 W |
| 工作频率 | 13.56 MHz ±0.005 % |
| 功率稳定度 | ±0.1 % |
| 谐波分量 | ≤–50 dBc |
| 射频区域宽度 | 0–600 mm 可调 |
| 匹配方式 | 自动 |
| 冷却方式 | 风冷 |
| 噪声 | <50 dB |
| 射频接口 | 50 Ω N-type |
| 输入电源 | 208–240 V 50/60 Hz |
三、STR G-4 供气系统：4路质子混气室
| 项目 | 参数 |
|---|---|
| 设备名称 |
STR G-4 供气系统 |
| 质量流量计量程 | 5 SCCM–10 SLM（任选量程 & 气体种类） |
| 耐压 | 3 MPa |
| 流量控制精度 | ±1.0 % F.S |
| 最大工作压力 | 0.3 MPa |
| 线性 | ±0.5 % F.S |
| 重复精度 | ±0.2 % F.S |
| 路数 | 4路，可选1–8 路 |
| 接头类型 | 双卡套不锈钢接头 |
| 系统工作压力范围 | 0.1–0.5 MPa |
| 工作温度 | 5–45 ℃ |
| 压力/真空表 | –0.1–0.15 MPa，0.01 MPa/格 |
| 静态混气室 | Φ50 × 400 mm |
| 接口 | Φ6 mm / 1/4″ |
四、质保期
| 项目 | 说明 |
|---|---|
| 质保期 | 自验收合格之日起 12 个月（易耗件除外） |
特别提示：
1.耗材部分如炉膛、加热元件、测温元件、密封件、石英管，样品坩埚等不在保修期内。
2.因使用腐蚀性气体和酸性气体造成的损害不在保修范围内。
小型双炉体可滑动管式炉 PECVD 系统使用注意事项(必读)
一、安装与就位
仅允许 220 V 单相 16 A 插座,插座须带可靠接地,零-地电压<3 V。
炉体背面距墙 ≥150 mm,顶部严禁放置易燃品;滑动轨道须水平(≤0.5 mm/m)。
真空泵、RF 电源散热口勿对向炉体,避免热流循环。
二、升温与温控
首次升温或停机 48 h 以上,必须执行“烘炉”程序:
200 ℃→400 ℃→600 ℃各保温 30 min,升温速率 ≤5 ℃/min。
额定温度 1100 ℃;>1050 ℃ 连续运行时间 ≤2 h,否则加热丝寿命急剧下降。
两炉体靠近时,中间温差区可能产生 20–30 ℃过冲,关键工艺请预留 50 mm 过渡区。
三、石英管与样品
石英管耐急变温差 800 ℃,禁止把冷样品直接推入 ≥600 ℃ 恒温区;先停炉滑开或采用预热带。
基底或舟皿须脱脂清洗并烘干;含 Li、Na、K 等碱金属蒸汽的样品禁用本系统。
样品长度 ≤恒温区 80 %,过重 ≤100 g;若使用金属舟,务必垫高 3 mm 防止局部过热。
炉管内气压不可高于0.02MPa。由于气瓶内部气压较高,所以向炉管内通入气体时,气瓶上必须安装减压阀,为了确保安全,建议使用压力低于0.02MPa
当炉体温度高于1000℃时,炉管内不可处于真空状态,炉管内的气压需和大气压相当
进入炉管的气体流量需小于200SCCM,以避免冷的气流对热炉管的冲击
对于样品加热的实验,不建议关闭炉管法兰端的抽气阀和进气阀使用。若需关闭气阀对样品加热,则需时刻关注压力表的示数,若气压表示数大于0.02MPa,必须立刻打开排气阀,以防意外发生(如炉 管破裂,法兰飞出等)
四、真空与气体
抽真空顺序:机械泵 → 复合真空计<10 Pa → 启动分子泵;严禁常压下直接启动分子泵。
关机顺序:先关分子泵 → 待转速<50 % 再停机械泵 → 最后关冷却水;防止返油。
MFC 进气压力 0.05–0.3 MPa,超压 0.5 MPa 将触发内部安全阀永久损坏。
腐蚀性、聚合性气体(如 TEOS、B2H6、WF6)需提前声明,改用镍基密封与专用泵油。
五、RF 等离子体
射频电源开机前必须确认:
反射功率<5 W
匹配器“C”与“L”旋钮不在极限位
真空度<20 Pa(工艺气体下)
运行中反射功率突然 >50 W,立即降功率至 30 % 并检查:
电极是否污染
气体流量是否突变
真空是否掉压
禁止在 13.56 MHz 输出端带电插拔 N-type 接头;维护时需断电 >5 min 待电容放电。
六、滑动与机械安全
炉体滑动前确认:
无人员手/工具在轨道区域
波纹管、热电偶线、RF 线留有足够余量
电动滑动时,长按“前进/后退”点动,禁止采用外力推拽;异常卡滞立即断电排查。
炉体移动到位后,必须压下两侧机械锁,防止工艺振动导致位移。
七、冷却与排风
炉体、法兰、RF 匹配器均为风冷;环境温度>30 ℃ 时请外加台式风扇,确保表面<45 ℃。
工艺尾气可能含有 SiH4、NH3、F- 等,必须外接 φ8 mm 不锈钢排气管道引至通风橱,禁止直排室内。
八、停炉与维护
日常停炉:先停止 RF → 关气体 → 抽真空至 1 Pa → 关泵 → 通 N? 至常压 → 再滑开炉体冷却。
每周检查:
石英管内壁沉积厚度>1 mm 时需酸洗或更换
泵油颜色变深或乳化立即更换
滑动轨道涂少量硅基润滑脂,严禁使用含石墨或 MoS? 的润滑剂
每月校准:
真空计零点与满量程
MFC 零点(关气状态)
热电偶对比校准(可外送计量)
九、紧急处理
| 异常现象 | 处理步骤 |
|---|---|
| 突然断电 | 1. 关闭 RF、气瓶总阀;2. 立即滑开炉体散热;3. 手动旋开真空挡板阀保持抽气 |
| 炉管破裂 | 1. 立即关闭所有加热;2. 开机械泵抽走泄漏气体;3. 戴耐热手套移出样品,防止二次爆裂 |
| 射频打火 | 1. 降功率至 0;2. 关闭匹配器;3. 通 N₂ 吹扫 3 min;4. 检查电极与绝缘子污染 |
| 有毒气体报警 | 1. 按下急停;2. 启动排风;3. 关闭气瓶阀;4. 人员撤离并通知安全员 |
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