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人造鑽石 CVD 氣體與壓力控制
人造鑽石 CVD：H₂／CH₄／O₂ 配比與腔體壓力控制
CVD 人造鑽石的成長速度與品質，取決於碳、氫、氧的比例與腔體壓力能否長時間穩定。一爐動輒數百小時，流量或壓力漂移就會造成多晶、內含物或成長停滯。
- 適用產業：人造鑽石與鑽石晶圓、超硬材料與刀具鍍膜、半導體散熱材料、學研材料實驗室
- 應用領域：MPCVD 微波電漿 CVD、熱燈絲 CVD、電漿 CVD 研發機台、鑽石薄膜鍍層
- 推薦產品：Alicat MC 氣體質量流量控制器、Alicat PC 數位介面壓力控制閥、Alicat IVC 真空計／真空壓力控制器、Alicat LC 液體流量控制器、Alicat CODA 科里奧質量流量計／控制器
挑戰：長時間成長，比例與壓力不能漂移
鑽石成長時，H₂ 占絕大部分，CH₄ 只占幾個百分比，O₂ 或 N₂ 常以更小比例添加來調整品質與成長速度。CH₄ 流量只要偏差一點，碳過飽和或不足都會直接反映在晶體品質上；腔體壓力變動則會改變電漿形狀與基板溫度。
解決方案：MC 配比＋壓力控制器穩壓
- H₂、CH₄、O₂（或 N₂、Ar）各用一台 Alicat MC 質量流量控制器，依質量流量配比，不受供氣壓力與室溫變化影響
- MC 內建 98～130 種氣體校正，同一型號可用於 H₂、CH₄、Ar、O₂、CO₂，備品共用
- 腔體出口到真空泵之間以 PC 壓力控制器或 IVC 真空壓力控制器維持設定壓力，快速比例閥即時修正
- 基板載台冷卻水以 LC 液體流量控制器或 CODA KC 科氏力控制器控制，穩定基板溫度
所有儀表都可用同一套 RS-232／RS-485／Modbus 或工業乙太網路連到設備控制器，記錄每一爐的流量、壓力與溫度。
關鍵規格（選型參考）
| 項目 | 規格 |
|---|---|
| MC 質量流量控制器 | 量程 0.5 SCCM～12,000 SLPM F.S. 精度 讀值 ±0.5% 或 ±0.1% F.S.（取較大值） 重複性 ±(0.1% 讀值＋0.02% F.S.)；控制反應最快 30 ms；量程比 10,000:1 |
| PC／IVC 壓力控制 | PC 真空量程 0–10／100／1,000 Torr，精度 ±0.125% F.S.（選配），反應約 30 ms IVC 內建真空感測，讀值不受氣體種類影響 |
| LC／CODA KC 冷卻水 | LC 量程 0.5 CCM～10 LPM；CODA 液體精度 ±0.2% 讀值 |
| 通訊 | RS-232／RS-485、Modbus RTU／TCP、EtherNet/IP、EtherCAT、PROFINET、IO-Link |
導入效益
- CH₄／H₂ 比例長時間穩定，成長速度與晶體品質一致
- 腔體壓力穩定，電漿與基板溫度不飄
- 免暖機、開機即可製程；面板切換氣體免重新校正
- 每爐數據可記錄、可追溯，方便配方調整與良率分析
選型提醒
- 依各氣體最大流量與最小比例選量程：CH₄、O₂ 多半選小量程以維持精度
- 低於大氣壓的腔體選 PC 真空量程或 IVC；正壓製程（如雷射電漿 CVD）可選一般 PC
- 請提供腔體容積、工作壓力、各氣體流量與通訊需求，子嘉協助配置
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