Sistema de evaporación térmica y pulverización catódica Bell-Jar
Sistema de evaporación térmica y pulverización catódica Bell-Jar - ToronEva™ BJT
ToronEva™ BJT es un sistema de evaporación térmica y pulverización catódica totalmente automatizado, con cámara de vacío, para la deposición de películas delgadas PVD de grado de investigación. Un cañón de pulverización catódica de CC de 2 pulgadas y dos fuentes de evaporación térmica comparten la misma cámara, lo que permite la deposición secuencial o combinada sin necesidad de ventilación. Las opciones de pulverización catódica de CC y RF, el control de gas MFC de tres canales y un tiempo de ciclo de 1 hora permiten procesos de deposición tanto estándar como reactivos. El sistema alcanza una presión base de 10⁻⁷ Torr y una presión de trabajo de 10⁻⁶ Torr en menos de 30 minutos.
La potencia de pulverización catódica se puede seleccionar entre 600 V CC, 3 A CC o 300 W, 13.56 MHz RF, cubriendo materiales objetivo tanto conductores como aislantes. Un sistema MFC de tres canales controla las entradas de Ar, N₂ y O₂ con una sensibilidad de 0.1 sccm y mezcla digital en tiempo real, compatible con la pulverización catódica de gases inertes y reactivos. Las válvulas de estrangulamiento, ventilación y aislamiento permiten un ajuste manual preciso de la presión en el rango de trabajo de pulverización de 1 a 100 mTorr. La ventilación automática y el llenado con N₂ simplifican el ciclo de la cámara entre deposiciones.
El sistema de evaporación térmica utiliza una fuente de alimentación de 2000 W (8 V a 300 A) y un diseño de fuente patentado que evita la contaminación cruzada del evaporante y la contaminación de la cámara. Los portamuestras admiten obleas de 2", 3" y 4", láminas de 1×3" y muestras pequeñas mediante pinzas de resorte, cubriendo una amplia gama de geometrías de sustrato. La distancia entre la fuente y el sustrato es ajustable para optimizar la velocidad y la uniformidad de la deposición. Una campana de acero inoxidable opcional con elevador amplía el sistema para sustratos más grandes o cargas por lotes.
Sistema de evaporación térmica y pulverización catódica Bell-Jar - Aplicaciones ToronEva™ BJT
El ToronEva™ BJT satisface la creciente necesidad de capacidades PVD combinadas en laboratorios de investigación donde se requieren múltiples métodos de deposición dentro de un mismo flujo de trabajo. La configuración híbrida de evaporación térmica y pulverización catódica del sistema reduce el espacio necesario en el equipo y elimina los riesgos de contaminación cruzada que surgen al transferir sustratos entre sistemas separados.
- Académico y University Laboratorios de investigación: deposición de películas delgadas metálicas, de óxido y compuestas para estudios de ciencia de materiales y física de dispositivos que requieren capas depositadas por evaporación y pulverización catódica dentro de un solo ciclo de vacío.
- Prototipado de dispositivos semiconductores: fabricación de contactos metálicos, óxidos de puerta y capas dieléctricas sobre obleas de silicio mediante evaporación secuencial y deposición por pulverización catódica reactiva sin romper el vacío.
- Investigación en electrónica orgánica y OLED: evaporación térmica de capas de emisores orgánicos combinada con contactos de óxido conductor transparente depositados por pulverización catódica para el desarrollo de dispositivos OLED y fotovoltaicos orgánicos.
- Investigación sobre recubrimientos ópticos: deposición de espejos metálicos, capas antirreflectantes y filtros ópticos mediante pulverización catódica por radiofrecuencia de capas de óxido combinada con evaporación térmica de capas metálicas superpuestas.
- Fabricación de MEMS y NEMS: metalización y deposición de películas funcionales que combinan capas de adhesión depositadas por pulverización catódica con capas superiores evaporadas térmicamente para el desarrollo de prototipos de microdispositivos
- Investigación sobre células solares y energía fotovoltaica: deposición de capas de contacto, películas absorbentes y capas amortiguadoras mediante evaporación y pulverización catódica reactiva para la creación de prototipos de estructuras de células fotovoltaicas de película delgada.
- Ciencia de los materiales e ingeniería de superficies: investigación de la composición y las propiedades de películas delgadas en sistemas de materiales codepositados o depositados secuencialmente en un entorno de gas reactivo controlado.
Sistema de evaporación térmica y pulverización catódica Bell-Jar - Características principales del transistor BJT ToronEva™
El transistor bipolar ToronEva™ integra la evaporación térmica y la pulverización catódica por magnetrón de CC/RF en una única plataforma tipo campana, ofreciendo la flexibilidad de dos métodos de deposición con la comodidad de un solo sistema de vacío.
- Gestión de vacío totalmente automatizada con ciclo de 1 hora.El funcionamiento controlado por panel completa un ciclo completo de ventilación a deposición en aproximadamente una hora, minimizando el tiempo de inactividad entre ciclos.
- Cristal Pyrex o campana de cristal SS304El operador selecciona el material de la cámara para que coincida con la química del proceso, con puertos estándar de 1 pulgada en la placa base para una integración de paso flexible.
- Selección de portamuestras multiformato: admite obleas de 2", 3" y 4", láminas de 1×3" y pequeñas muestras sujetas con pinzas de resorte, lo que permite una amplia gama de geometrías de sustrato.
- Distancia fuente-sustrato ajustableOptimiza la geometría de deposición para los procesos de evaporación y pulverización catódica sin modificar la cámara.
- Chaqueta de protección interna SS304Protege el interior de la cámara de la exposición directa a los evaporantes, reduciendo la acumulación de contaminantes y prolongando los intervalos de servicio.
- Presión base de 10⁻⁷ Torr con bombeo rápidoAlcanza una presión de trabajo de 10⁻⁶ Torr en menos de 30 minutos, lo que permite tiempos de ciclo rápidos tanto para evaporación como para pulverización catódica.
- Pila de bomba turbomolecular y mecánicaLas bombas acopladas con manguera flexible SS316 y filtro de polvo proporcionan un vacío limpio y de baja contaminación hasta niveles de ultra alto vacío (UHV).
- Control de vacío de amplio rango (de 1000 a 10⁻⁹ Torr): El sistema integrado de control y medición con ventilación automática y llenado con N₂ elimina la secuenciación manual de válvulas.
- Enfriador de agua de ciclo cerrado integrado: La gestión térmica automática activa y desactiva la refrigeración para proteger los componentes del sistema durante el funcionamiento continuo.
- Fuente de alimentación de evaporación térmica de 2000 WSalida de 8 V a 300 A que impulsa la evaporación resistiva de metales, compuestos orgánicos y aleaciones con un amplio rango de corriente.
- Diseño patentado de evaporación con fuente en cajaDos fuentes térmicas con un cerramiento en caja evitan la contaminación cruzada entre fuentes y cámaras, preservando la pureza del material en deposiciones consecutivas.
- Pistola de pulverización catódica de CC de 2 pulgadas: posicionado sobre la placa base para la deposición directa en línea de visión sobre sustratos cargados encima de la fuente.
- Fuente de alimentación de pulverización catódica de CC o RFLa fuente de alimentación conmutada de 600 V CC y 3 A permite trabajar con materiales conductores; la opción de RF de 300 W y 13.56 MHz amplía la capacidad a materiales dieléctricos y aislantes.
- Control de gas MFC de tres canales: La gestión digital en tiempo real de los flujos de Ar, N₂ y O₂ con una sensibilidad de 0.1 sccm permite composiciones estables de gases de pulverización catódica inertes y reactivos.
- Control de presión de pulverización catódica de precisión (de 1 a 100 mTorr)Las válvulas de estrangulamiento, ventilación y aislamiento permiten un ajuste manual preciso de la presión de trabajo en todo el rango de funcionamiento de la pulverización catódica.
- Pulverización catódica con argón y gas reactivoLas películas delgadas de óxido y nitruro se pueden depositar directamente utilizando gas reactivo N₂ u O₂, eliminando la necesidad de objetivos compuestos.
- Apagado automático por fallo de alimentación con retención de vacíoEl apagado seguro en caso de pérdida de energía y la preservación del vacío de la cámara protegen las muestras y evitan la exposición atmosférica.
- Obturador de doble fuente controlado por servomotorUn obturador servoaccionado compartido gestiona simultáneamente la sincronización de inicio y parada de la deposición para ambas fuentes térmicas.
- Control de ventilación con un solo toqueUn solo botón inicia la gestión automática del vacío para el acceso a la cámara, reemplazando los procedimientos manuales de válvulas paso a paso.
- Plataforma móvil compacta con interfaz intuitiva: Base de 75 × 120 cm sobre ruedas con bloqueo y un diseño de control claro y fácil de usar para el uso diario en el laboratorio.
- Espacio libre estándar para puertasEl sistema pasa a través de una puerta estándar de 85 cm, eliminando las barreras de instalación en edificios con pasillos de ancho convencional.
- Opciones combinadas de pulverización catódica por radiofrecuencia de CC y evaporación térmica: Las fuentes de evaporación térmica y pulverización catódica pueden operarse en la misma ejecución, lo que permite la formación de pilas de películas multicapa heterogéneas en un único ciclo de vacío.
- Campana de cristal de acero inoxidable opcional con polipasto: La mejora de la campana de vidrio de acero inoxidable con mecanismo de elevación integrado simplifica el acceso a la cámara para sistemas que manejan cargas de sustrato más grandes.
- Garantía completa de un añoLa cobertura para el diseño, los materiales y la mano de obra brinda confianza en la fiabilidad del sistema a largo plazo.
Teoría y método
El transistor bipolar ToronEva™ funciona mediante dos mecanismos PVD complementarios: evaporación térmica y pulverización catódica por magnetrón, dentro de una cámara de campana compartida. La evaporación térmica impulsa el material fuente desde una barquilla, bobina o cesta resistiva con una fuente de alimentación de 2000 W hasta que el material se vaporiza. Los átomos viajan en línea recta a través del alto vacío y se condensan sobre el sustrato superior. Este mecanismo es ideal para películas metálicas y orgánicas de alta pureza, donde se debe minimizar el calentamiento del sustrato y el bombardeo iónico.
La pulverización catódica funciona bombardeando un blanco sólido con iones energéticos provenientes de un plasma de argón a baja presión. La configuración de magnetrón de CC confina el plasma cerca de la superficie del blanco mediante un campo magnético, lo que aumenta el rendimiento de pulverización y la tasa de deposición. Los átomos pulverizados llegan al sustrato con mayor energía cinética que los átomos evaporados térmicamente, lo que produce películas más densas con mayor adhesión y mejor cobertura de escalones. La alimentación de RF a 13.56 MHz permite aplicar este proceso a blancos aislantes como óxidos y nitruros, que no pueden soportar un plasma de CC.
La pulverización reactiva añade N₂ u O₂ a través de líneas de gas controladas por MFC para formar películas de nitruro u óxido directamente sobre el sustrato, eliminando la necesidad de blancos compuestos. El sistema MFC de tres canales ajusta cada flujo de gas de forma independiente con una resolución de 0.1 sccm, y el control de la válvula de estrangulamiento mantiene una presión de trabajo precisa en el rango de 1 a 100 mTorr. La combinación de capas depositadas por pulverización reactiva con capas metálicas depositadas por evaporación térmica permite construir estructuras multimateriales sin romper el vacío, preservando la limpieza de la interfaz. Un obturador servocontrolado gestiona la sincronización de la deposición en ambas fuentes térmicas simultáneamente.
Sistema de evaporación térmica y pulverización catódica Bell-Jar - Especificaciones técnicas del transistor BJT ToronEva™
| Parámetro | Especificación |
|---|---|
| Fuente de alimentación para evaporación térmica | 2000 W (8 V – 300 A) |
| Fuente de alimentación para pulverización catódica | 600 V CC, 3 A (CC) o 300 W, 13.56 MHz (RF) |
| Presión base | 10⁻⁷ Torr |
| Nivel de vacío de trabajo (tiempo de bombeo) | 10⁻⁶ Torr en ≤30 minutos |
| Tiempo del ciclo | Aproximadamente 1 hora (desde la ventilación hasta la deposición) |
| Rango de control de vacío | 1000 a 10⁻⁹ Torr |
| Rango de presión de trabajo de la turbina | De 1 a 100 mTorr (manual mediante válvula de mariposa) |
| Configuración de la bomba | Turbomolecular + Mecánica |
| Manguera de bomba | Manguera flexible SS316 con filtro antipolvo |
| Material para campanas de cristal | Cilindro de vidrio Pyrex o acero inoxidable 304 |
| Puertos de campana de vidrio | Estándar de 1 pulgada, sobre placa base |
| Chaqueta de protección interna | Cilíndrico de acero inoxidable SS304 |
| Pistola de chorro | Cañón de pulverización catódica de CC de 1 × 2 pulgadas (montado en placa base) |
| Fuentes de evaporación térmica | 2 (diseño de caja de origen propietario) |
| Opciones de soporte para muestras | Obleas de 2", 3" y 4"; láminas de 1×3"; pequeño soporte de resorte para muestras |
| Distancia entre la fuente y el sustrato | Ajustable |
| Entradas de gas | Ar, N₂, O₂; controlado por MFC, 3 canales, sensibilidad de 0.1 sccm |
| Control de gas | Digital en tiempo real; mezcla de canales independiente |
| Configuración de la válvula | Válvulas de mariposa, ventilación y aislamiento |
| Modos de pulverización catódica | Argón CC; reactivo (N₂ u O₂) |
| Obturador | Controlado por servomotor, común a dos fuentes térmicas. |
| Sistema de refrigeración | Dispensador de agua de ciclo cerrado (encendido/apagado automático) |
| Funciones de gestión del vacío | Ventilación automática; relleno de N₂ |
| Footprint | 75 x 120 cm |
| Espacio libre para puertas | Pasa por una puerta estándar de 85 cm. |
| Movilidad | Ruedas bloqueables |
| Configuraciones opcionales | Pulverización catódica combinada de CC-RF; campana de vidrio de acero inoxidable con polipasto |
| Garantía | 1 año (diseño, materiales y mano de obra) |